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第 7 期 刘金香，等: 氧化石墨相氮化碳吸附 U(Ⅵ)的性能与机理 ·1449·
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动力学模型相关系数（R =1）最大，且理论的平衡 模型拟合曲线不经过原点，说明颗粒内扩散不是控
吸附量 q e,cal 与实际的平衡吸附量 q e,exp 很接近，说明 制吸附速率的主要步骤，k dif 较低，这意味着 U(Ⅵ)
准二级模型能更好地描述 OCN 吸附 U(Ⅵ)的过程， 的吸附主要取决于表面吸附，综上分析，吸附过程
吸附过程主要以化学吸附为主。另外，颗粒内扩散 是由多种吸附机理共同控制的。
表 1 不同 U(Ⅵ)初始质量浓度时 OCN 的动力学模型拟合参数
Table 1 Kinetic model fitting parameters of OCN at different initial concentrations of U(Ⅵ)
Pseudo-first-order Pseudo-second-order Intra-particle diffusion
t 1 t 1
–1
–1
ρ 0/(mg·L ) q e.exp/(mg·g ) ln(q e q ) ln q e k t q t kq e 2 q e q t k t i 2 c
1 t
2
2
k 1 q e.cal R 2 k 2 q e.cal R 2 C k dif R
10 49.825 0.034 12.452 0.929 0.698 45.249 1.000 41.833 0.585 0.700
15 74.823 0.023 10.834 0.851 0.114 74.074 1.000 67.148 0.546 0.650
2.1.4 吸附等温线 和 Freundlich 两种常用的等温吸附模型模拟 OCN 吸
在 pH=5、OCN 投加量为 200 mg/L、不同温度 附 U(Ⅵ)的过程。
（20~40 ℃）、吸附时间 10 min 的条件下，U(Ⅵ)初
始质量浓度（5~80 mg/L）对 OCN 吸附 U(Ⅵ)的影
响见图 4。
图 5 OCN 吸附 U(Ⅵ)等温线
Fig. 5 Adsorption isotherm of OCN for U (Ⅵ)
表 2 为 Langmuir 和 Freundlich 等温线模型的相
图 4 U(Ⅵ)初始质量浓度对 OCN 吸附 U(Ⅵ)的影响 关参数，其中， e 为吸附平衡后 U(Ⅵ)的质量浓度
Fig. 4 Effect of initial concentration on the U(Ⅵ) adsorption （mg/L）；b 为 Langmuir 吸附平衡常数（L/mg），其
by OCN
与粘附性和吸附亲和力有关；q max 为最大吸附量
从图 4 可见，在 U(Ⅵ)的初始质量浓度 5 mg/L、 （mg/g）；K F 为 Freundlich 吸附平衡常数，受去除效
温度为 30 ℃时，OCN 的吸附量为 24.56 mg/g，而 率的影响；n 为吸附指数。从表 2 可知，Langmuir
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去除率达 98.23%，说明 OCN 吸附剂适合低浓度的 的相关系数 R 为 0.999，明显高于 Freundlich 的相
含 U(Ⅵ)废水的处理，随着 U(Ⅵ)初始浓度的增加， 关系数，说明 OCN 吸附 U(Ⅵ)的过程符合 Langmuir
OCN 的吸附量升高，而吸附率下降。因为 U(Ⅵ)初 模型，模型拟合结果表明，U(Ⅵ)在 OCN 上的吸附
始浓度是克服水相和固相之间传质阻力的重要驱动 主要为均匀的单层吸附，相邻铀酰离子之间的相互
力,梯度越大，产生的驱动力越强，促进了 U(Ⅵ)向 作用可以忽略；Langmuir 模型中的分离因子 RL
吸附剂表面及内部的扩散，从而增加了 OCN 的吸附 〔RL=1/(1+b 0 )〕是显示吸附反应是否有利的重要
容量。而 OCN 对 U(Ⅵ)吸附率下降是由于单位质量 因素，Langmuir 模型中 RL 分别为 0.105、0.111 和
的 OCN 吸附 U(Ⅵ)的位点有限。 0.072，均在 0~1 内，表明 OCN 对 U(Ⅵ)的吸附为有
图 5 是 OCN 吸附 U(Ⅵ)的等温线。从图 5 中可 利吸附。而且 Freundlich 等温线模型的参数 n 大于 2，
看出，随着温度的升高，OCN 的吸附量也有一定提 表明吸附过程是容易进行的。
升，可能的原因是温度升高会增加官能团的活性并 为了更好地反映吸附过程的可行性，根据下列
0
促进 U(Ⅵ)在 OCN 材料表面的扩散 [20] 。为了进一步 公式计算 3 个热力学参数〔焓变（∆H ）、反应标准
0
0
探究 OCN 材料吸附 U(Ⅵ)的机理，采用 Langmuir 能（∆G ）、熵变（∆S ）〕：
