Page 160 - 精细化工2019年第12期

·2488· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

学吸附的表面覆盖率和活化能的常数，kg/g。
2+
2+
由表 4 可见，Ni 、Mn 的拟二级动力学方程
2
的线性拟合相关系数 R 更高，分别为 0.9487、
0.9669，说明该模型可较准确描述 Ti-MMT 吸附 Ni 2+
2+
和 Mn 动力学特性，而化学键的形成是影响拟二级
吸附动力学模型中的主要因素，可推断 Ti-MMT 吸
2+
2+
附 Ni 和 Mn 以化学吸附为主 [29] ，这与前文及其他
2+
2+
类型的改性蒙脱石对 Ni 或 Mn 的吸附研究结果一
致 [30] 。

颗粒内扩散模型线性拟合曲线见图 8。颗粒内 图 8 颗粒内扩散模型线性拟合曲线
扩散模型拟合计算结果见表 5。 Fig. 8 Intra-particle diffusion model linear fitting curve

表 5 颗粒内扩散模型拟合计算结果
Table 5 Fitting calculation results of intra-particle Diffusion Model
2
0.5
Metal ions Different stage Fitting equation K p/〔mg/(min ·g)〕 c/(mg/g) R
Total stage y=0.65323x+1.10642 0.6532 1.1064 0.9340
First stage y=0.44673x+2.10756 0.4467 2.1076 0.9736
2+
Ni
Second stage y=1.16962x–3.63275 1.1696 –3.6328 0.9826
Third stage y= –0.00082x+9.27998 –0.0008 9.2800 –0.9983
Total stage y=0.03294x+3.25596 0.0330 3.2560 0.0764
First stage y=0.0375x+3.18262 0.0375 3.1826 0.6555
2+
Mn
Second stage y=0.10427x+2.65094 0.1043 2.6509 0.6048
Third stage y= –0.53091x+11.43712 –0.5309 11.4371 0.9860

2+
2+
2+
2+
由图 8 和表 5 可知，Ni 和 Mn 的颗粒内扩散 Ni 和 Mn 的吸附更符合拟二级动力学方程，吸附过
模型拟合直线皆不经过原点，且整个吸附过程的拟 程受液膜扩散、颗粒内扩散等环节控制。
合系数较低，说明在吸附过程中，Ti-MMT 吸附 Ni 2+ 2.2.5 吸附温度的影响及吸附热力学
2+
2+
2+
和 Mn 不是由单一的颗粒内扩散环节所控制，同时 图 9 为 Ni 、Mn 吸附效果随温度的变化图。
受液膜扩散及表面吸附的控制 [31] ，Ti-MMT 吸附 Ni 2+
2+
和 Mn 可分为 3 个不同阶段（见图 8 和表 5）。
第一阶段为固液界面处的扩散，t 介于 15~
60 min，在此期间，吸附过程主要由液膜扩散环节
所控制，吸附速率主要由液膜扩散常数决定，金属
离子从液相主体扩散到液膜表面，再以分子扩散的
形式通过液膜，到达固液界面 [32] ；第二阶段为 Ni 2+
2+
2+
2+
和 Mn 在 Ti-MMT 孔隙内的扩散，Ni 和 Mn 由
Ti-MMT 外表面扩散进入 Ti-MMT 微孔内，进而扩
2+
散至 Ti-MMT 内表面，最后达到平衡，对于 Ni ，

2+
2+
2+
此阶段 t 介于 60~120 min，对于 Mn ，此阶段 t 介 图 9 吸附温度对 Ni 和 Mn 吸附量和去除率的影响
于 60~180 min，此阶段由颗粒内扩散环节所控制， Fig. 9 Effect of adsorption time on adsorption capacity
2+
2+
吸附速率主要由颗粒内扩散速率常数 K p 决定 [33] ， and removal rate of Ni and Mn
2+
2+
2+
此时，Ni 的 K p 大于 Mn 的 K p ，表现为 Ni 的吸附 由图 9 可以看出，温度对于吸附的影响较小，
2+
量与去除率的增长速率大于 Mn ，两种离子达到吸 随着温度增加，两种金属离子的吸附量与去除率仅
2+
附平衡所需要的时长不一致；第三阶段即 t 分别超 略微增加，Ni 的去除率由 298 K 时的 90.65%增加
过 120 及 180 min 后的阶段，此阶段，两种离子的 至 318 K 时的 94.59%，吸附量由 298 K 时的 9.06
2+
2+
K p 值均为负值，且 Mn 的值较大，表明在第二阶段 mg/g 增加至 318 K 时的 9.46 mg/g，Mn 的去除率
达到吸附平衡后，在 Ti-MMT 表面吸附的一部分 Ni 2+ 由 298 K 时的 77.51%增加至 328 K 时的 86.73%，吸
2+
2+
和 Mn 开始解吸，且 Mn 解吸较快。故 Ti-MMT 对 附量由 298 K 时的 4.31 mg/g 增加至 318 K 时的 4.82