Page 147 - 《精细化工》2020年第1期

第 1 期 李鑫璐，等: 氢氧化镁改性活性炭对 Cu(Ⅱ)的吸附 ·133·

由图 3 可知，活性炭改性前后对 Cu(Ⅱ)都具有 附量。所以，最佳吸附 pH 为 7。
一定的吸附能力，改性后的活性炭对 Cu(Ⅱ)的吸附 2.2.3 温度对吸附的影响
能力明显高于原活性炭，且平衡时间较短。达到吸 考察了吸附温度对改性前后活性炭吸附 Cu(Ⅱ)
附平衡时，改性活性炭的吸附容量为 11.66 mg/g， 性能的影响，实验方法同 1.2.2 节，结果见图 5。
而原活性炭吸附容量仅为 7.12 mg/g。当时间为
90~120 min 时，两者吸附速率均显著下降。其原因为：
随着吸附的进行，溶液与吸附剂表面之间的 Cu(Ⅱ)
质量浓度梯度越来越小，致使吸附推动力减小，所
以吸附速率逐渐下降。改性活性炭表面可供利用的
活性吸附点随着吸附时间的延长越来越少，且已吸
附上去的 Cu(Ⅱ)会对溶液中的 Cu(Ⅱ)产生静电排
斥，不利于吸附的发生。所以，最佳吸附时间为 120 min。
2.2.2 溶液 pH 值对吸附的影响

考察了溶液 pH 值对改性前后活性炭吸附 Cu(Ⅱ)
图 5 温度对吸附 Cu(Ⅱ)的影响
性能的影响，实验方法同 1.2.2 节，结果见图 4。当
-
pH＞7 时，随着溶液中 OH 浓度的增加，Cu(Ⅱ)沉 Fig. 5 Effect of temperature on the adsorption of Cu(Ⅱ)

淀明显，因此，后续研究选择在 pH=7 的条件下进 由图 5 可见，在 25~55 ℃内，两种吸附剂对
行吸附实验。 Cu(Ⅱ)的吸附量都随温度的升高有所增加，但是增
加的幅度不大。温度每上升 10 ℃，Mg-GAC 对 Cu(Ⅱ)
的吸附量平均增加 0.33 mg/g，GAC 对 Cu(Ⅱ)的吸
附量平均增加 0.73 mg/g。这是因为水的黏滞系数随
着温度的升高而减小 [27] ，水中的 Cu(Ⅱ)迁移速度更
加迅速，与吸附剂有更多的接触机会，导致吸附量
有所增加。吸附量随温度升高而增加的现象亦可说
明两种吸附剂对 Cu(Ⅱ)的吸附均属吸热反应。相同
温度下，Mg-GAC 对 Cu(Ⅱ)的吸附量明显高于 GAC，
即 Mg-GAC 吸附性能明显优于 GAC。最佳吸附温度
选定为 25 ℃。

2.3 吸附平衡等温线测定
图 4 pH 值对吸附 Cu(Ⅱ)的影响
Fig. 4 Effect of pH on the adsorption of Cu(Ⅱ) GAC 和 Mg-GAC 对 Cu(Ⅱ)的吸附可用 Langmuir
和 Freundlich 等温线方程进行模拟。图 6 为改性活
由图 4 可知，两种吸附剂对 Cu(Ⅱ)的吸附量都 性炭吸附 Cu(Ⅱ)的吸附等温线。
随着 pH 的增大而增加。对于原活性炭来说，酸性
条件不利于 Cu(Ⅱ)吸附，原因是当溶液的 pH 较低
+
时，大量的 H 会减弱活性炭对 Cu(Ⅱ)的吸附，H +
可以使吸附剂表面一些官能团的质子化程度增强，
+
且 H 与 Cu(Ⅱ)会竞争吸附活性位点，电荷同性相斥
作用也抑制了 Cu(Ⅱ)靠近活性炭。但随着 pH 升高，
+
H 和活性炭表面官能团发生解离，活性炭表面又重
新出现较多吸附活性位点，可以吸附 Cu(Ⅱ)，增大
吸附量。当活性炭表面负载氢氧化镁之后，氢氧化
镁对 Cu(Ⅱ)有一定的吸附作用，对溶液的酸碱度也
-
+
有一定缓冲作用，电离产生的 OH 结合溶液中 H ， 图 6 改性活性炭吸附 Cu(Ⅱ)的吸附等温线
+
使溶液中的 H 减少，提高了对 Cu(Ⅱ)的吸附能力。 Fig. 6 Isotherm adsorption lines of Cu(Ⅱ) adsorbed by
modified activated carbon
当 pH 为 3 时，吸附量突然下降，这是由于溶液中
过多的酸使氢氧化镁溶解，产生镁离子，镁离子也 由图 6 可知，在不同温度下，等温吸附线的变
会与铜离子竞争吸附位点，降低了其对铜离子的吸 化趋势大致相同。随着 Cu(Ⅱ)质量浓度的不断增加，