Page 161 - 精细化工2019年第8期

2+
第 8 期 梁成强，等: 硫化锡钾的制备及其对 Co 的选择性吸附 ·1649·

要由液膜扩散和颗粒内扩散两者共同控制。 3 结论
2+
为了寻找 KSnS 对 Co 吸附速率影响的主导因
2+
素，运用 Weber-Morris 颗粒内扩散模型和 Boyd 液 （1）KSnS 具有明显的层状结构，其对 Co 的
膜扩散模型分别对吸附反应数据进行分析。 吸附速率较快，在 25 min 左右达到吸附平衡，处理
2+
2+
Weber-Morris 颗粒内扩散模型的表达式 [23] 为： 初始浓度为 5 mg/L 的 Co 溶液时，对 Co 的去除率
Q  k t 1/2 （6） 达到 99.84%。
I
t W
Boyd 液膜扩散模型的表达式 [24] 为： （2）KSnS 在中性环境下的吸附效果最佳，对
5
2+
 Q  Co 的分配系数可达到 6.5×10 mL/g，在 pH=2 的

B  0.4977 ln 1 t  （7） 强酸性和 pH=10 的强碱性环境下分配系数能保持在

t
 Q e  3
1/2 10 mL/g 以上。
式中：k W 为颗粒内扩散速率常数，mg/(g·min )；B t
2+
（3）KSnS 对 Co 具有良好的选择性，当溶液
Q
为 t 的数学函数；I（mg/g）为截距，，I 值越接近 中共存离子（Na 、K 、Mg 、Ca ）的浓度为 Co 2+
2+
+
+
2+
Q e 2+
0，则液膜扩散过程对整个吸附过程的影响越小 [23] 。 的 100 倍时，KSnS 对 Co 的去除率能保持在 92%
以上。
将 B t 对 t 作图并进行线性拟合，若拟合曲线经
2+
（4）KSnS 吸附 Co 的过程基本遵循准二级反
过原点则颗粒内扩散控制吸附速率，曲线与纵轴的
2+
应机理，KSnS 对 Co 的饱和吸附容量约为 149 mg/g，
截距越大则液膜扩散过程对吸附过程的影响越大
[25] 。 吸附过程以化学吸附为主。
2+
30 ℃、pH=7.34、Co 初始浓度为 5.2 mg/L 的 （5）通过 Weber-morris 模型和 Boyd 模型综合
2+
条件下，KSnS 吸附 Co 的颗粒内扩散模型和液膜 分析得知，液膜扩散过程是主导吸附速率的步骤。
2+
扩散模型的拟合曲线示于图 11。由图 11 可知，两 KSnS 对 Co 具有良好的选择吸附性能，接下
种模型的拟合相关系数均较高，达到 0.96 以上，并 来，拟通过制备复合材料等手段来增强 KSnS 的机械
且两条曲线与纵轴的截距均较大（截距与斜率的相 性能，以便其更好地应用于实际的放射性废水处理。
对比例），因此可以知道，液膜扩散过程是主导吸附 参考文献：
2+
速率的步骤。这是由于，溶液 Co 的浓度较小，液
[1] Zhang L, Wei J Y, Zhao X, et al. Competitive adsorption of strontium
膜扩散的推动力较小。 and cobalt onto tin antimonate[J]. Chemical Engineering Journal,
2016, 285: 679-689.
[2] Li Dongmei (李冬梅), Li Feize (李飞泽), Li Bing (李兵), et al.
2+
Adsorption of Co on hydrated manganese dioxide[J]. Atomic Energy
Science and Technology (原子能科学技术), 2016, 50(3): 402-409.
[3] Liu Fabang (刘法邦), Jia Mingchun (贾铭椿), Men Jinfeng (门金
2+
2+
凤), et al. Selective adsorption of Mn and Co in dilute solution by
cobalt/manganese imprinted glutamic acid grafted chitosan[J]. Fine
Chemicals (精细化工), 2015, 32(8): 904-909.
[4] Yankovskaya V S, Dovhyi I I, Bezhin N A, et al. Sorption of cobalt
by extraction chromatographic resin on the base of di-(tert-
butylbenzo)-18-crown-6[J]. Journal of Radioanalytical and Nuclear
Chemistry, 2018, 318(2): 1085-1097.
[5] Rekab K, Lepeytre C, Goettmann F, et al. Degradation of a cobalt(II)
–EDTA complex by photocatalysis and H 2O 2/UV-C. Application to
60
nuclear wastes containing Co[J]. Journal of Radioanalytical and
Nuclear Chemistry, 2015, 303(1): 131-137.
[6] El-Khouly S H. Separation of europium, cobalt and zinc on
zirconium tungstate ion exchanger[J]. Journal of Radioanalytical &
Nuclear Chemistry, 2006, 270(2): 391-398.
[7] Hu W, Lu S, Song W, et al. Competitive adsorption of U(VI) and
Co(II) on montmorillonite: A batch and spectroscopic approach[J].
Applied Clay Science, 2018, 157: 121-129.
[8] Granados-Correa F, Bulbulian S . Co(II) adsorption in aqueous media
by a synthetic Fe–Mn binary oxide adsorbent[J]. Water, Air & Soil
Pollution, 2012, 223(7): 4089-4100.
[9] Oh S, Shin W S, Choi S J. Hydrous manganese oxide-
polyacrylonitrile (HMO– PAN) composite for the treatment of
radioactive laundry wastewater[J]. Journal of Radioanalytical &
Nuclear Chemistry, 2015, 303(1): 495-508.
[10] Park Y, Shin W S, Choi S J. Sorptive removal of cobalt, strontium

2+
图 11 KSnS 吸附 Co 的液膜扩散模型（a）和颗粒内扩 and cesium onto manganese and iron oxide-coated montmorillonite
from groundwater[J]. Journal of Radioanalytical and Nuclear
散模型（b）的拟合曲线 Chemistry, 2012, 292(2): 837-852.
Fig. 11 Fitting curves of Boyd model (a) and Weber-morris
2+
model(b) for Co adsorption by KSnS （下转第 1659 页）