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第 6 期 张永德，等: 果胶-PDA 微球的功能化制备及其对 Th 吸附性能 ·1223·

表 2 Langmuir 和 Freundlich 等温吸附模型线性和非线性 Δ 0 RG l T n K （15）
L
拟合参数 式中：K L 为 Langmuir 等温吸附方程系数，L/mg；R
Table 2 Linear and non-linear fitting parameters of Langmuir
and Freundlich adsorption isotherm models 为理想气体常数，其值为 8.314 J/(mol·K)；T 为反应
0
的热力学温度，K；∆G 为吸附反应的吉布斯自由能
Langmuir Freundlich
0
0
变，kJ/mol；∆H 为焓变，kJ/mol；∆S 为熵变，
Type θ/℃ K F
q m K L R n R 2 J/(mol·K)。
2
/(mg/g) /(L/mg) /(mg/g)·
1/n
(L/mg) lnK 0 对 1/T 线性拟合的结果如图 10 所示，其相
Linear 15 44.883 0.099 0.947 17.617 5.603 0.830 应的拟合参数如表 3 所示。
25 50.994 0.154 0.967 25.503 7.480 0.859
35 55.710 0.190 0.987 24.695 6.541 0.938
45 99.010 0.053 0.943 19.678 3.235 0.925
Non-
linear 15 42.601 0.078 0.725 17.683 0.178 0.781
25 48.001 0.176 0.705 17.683 0.178 0.781
35 53.521 0.099 0.877 26.558 0.148 0.917
45 98.636 0.037 0.768 16.540 0.353 0.938

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2.1.6 温度对果胶-PDA 微球吸附 Th 的影响及热
力学考察
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在吸附剂质量为 0.03 g、pH=3.5、Th 初始质量 图 10 果胶-PDA 对 Th 吸附的 lnK 0 和 1/T 的关系
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Fig. 10 Plot of lnK 0 vs.1/T on the Th adsorption by pectin-PDA
浓度为 20~180 mg/L、温度为 15~55 ℃、振荡吸附
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24 h 的条件下，考察了温度对果胶-PDA 微球吸附 表 3 果胶-PDA 对 Th 吸附过程的热力学参数
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Th 的影响，结果如图 9 所示。 Table 3 Thermodynamics parameters for the adsorption of
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Th by pectin-PDA
0
0
0
T/℃ ΔG /(kJ/mol) ΔH /(kJ/mol) ΔS /〔J/(mol·K)〕
15 –3.562 43.623 164.470
25 –5.111 43.623 164.470
35 –6.039 43.623 164.470
45 –10.482 43.623 164.470
55 –10.348 43.623 164.470

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由表 3 可知，果胶-PDA 微球吸附 Th 的过程
0
0
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中∆H 和∆S 均为正值，说明吸附剂吸附 Th 为吸热
反应，且吸附过程中体系的混乱度会增加 [30] 。同时，
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图 9 温度对果胶-PDA 吸附 Th 的影响 0
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Fig. 9 Effect of temperature on the Th adsorption by 当温度在 15~45 ℃时，反应过程中的∆G 均为负值，
pectin-PDA 表明该吸附反应是自发进行的。综上所述，果胶
-PDA 微球对 Th 的吸附为一个自发的吸热过程，升
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由图 9 可知，温度对 Th 吸附的影响较大。随 高温度有利于吸附。
着温度的增加吸附量增加，温度越高吸附剂对 Th 4+ 2.1.7 共存离子对果胶-PDA 微球吸附 Th 性能的
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的吸附效果越好。因此，果胶-PDA 对 Th 的吸附过 影响
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程与温度有关，高温有利于吸附的进行。从节约能 本文主要针对的是含 Th 核废水，放射性废水
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源的角度出发，后续实验选择在 25 ℃下进行。 中 Th 常与 Cs 、Sr 、Mn 和 Mg 等共存，探讨
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K 0 是根据 Langmuir 等温吸附模型中的 q m 和 K L 了不同质量浓度的 Cs 、Sr 、Mn 和 Mg 对果胶
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计算的，其计算公式和热力学的关系式分别如下所 -PDA 微球吸附 Th 的影响。在 25 ℃、振荡吸附
示 [29] 。 24 h 的条件下，共存离子初始质量浓度分别设定为
K  q  K （13） 20、60、100 mg/L，溶液中 Th 初始质量浓度均为
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0 m L
 Δ 0 1H Δ S 0 20 mg/L，考察了共存离子对果胶-PDA 微球吸附
ln K  0   （14） 4+
R T R Th 性能的影响，结果如图 11 所示。