Page 170 - 《精细化工》2020年第3期

·588· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

行拟合 [14] 。 图 8 是 Freundlich 吸附等温线方程的拟合线。
 e  1   e （5）
Q Q b Q
e m m
1
lnQ  e ln K  f ln  e （6）
n
T
Rln K RlnT 
Q  e T  e （7）
f f
式中：  表示溶液中稀土金属离子的平衡质量浓
e
度，mg/L； Q 表示稀土金属离子的平衡吸附量，
e
mg/g； Q 表示稀土金属离子的最大理论吸附量，
m

mg/g；b 为常数，L/mg； K 和 n 表示与吸附能力有 图 8 Freundlich 吸附等温线
f
关的常数；K 和 f 表示 Tempkin 常数；T 是绝对温 Fig. 8 Freundlich adsorption isotherms
T

度，K；R 是理想气体常数，8.314 J/(mol·K)。 另外，3 种吸附等温线具体参数如表 2 所示。

表 2 吸附等温线参数
Table 2 Adsorption isotherm parameters
Langmuir Freundlich Tempkin

2
Q/(mg/g) b/(L/mg) R K f n R K f R
2
2
T
m
3+
La –348.43 –0.0024 0.4345 0.62 0.88 0.9902 0.12 63.21 0.9555
3+
Nb –182.48 –0.0033 0.5796 0.36 0.83 0.9935 0.10 69.20 0.9583
Sm –170.36 –0.0028 0.3512 0.34 0.86 0.9674 0.10 82.25 0.9583
3+

由表 2 可以发现，与 Langmuir 和 Tempkin 吸附
3+
3+
3+
等温线模型相比，La 、Nd 、Sm 稀土金属离子
由 Freundlich 吸附等温线方程经过线性拟合得到的
相关系数更接近于 1，其值分别为 0.9902、0.9935、
0.9674。说明该吸附过程更符合 Freundlich 等温线方
程。同时表明，4.0 代 PAMAM 接枝稻草吸附剂对 3
种稀土金属离子的吸附不是单层吸附，而是多层吸
附 [14] 。

2.2.3 吸附温度的影响及吸附热力学研究
图 9 吸附温度对吸附的影响
对于吸附过程来说，温度的影响十分明显。因 Fig. 9 Effect of adsorption temperature on the adsorption
此，本文也研究了温度对吸附结果的影响。
3+
分别在 50 mL 质量浓度为 100 mg/L 的 La 、 为了更进一步了解 4.0 代 PAMAM 接枝稻草吸
3+
3+
Nd 、Sm 溶液中加入 0.05 g 的 4.0 代 PAMAM 接 附稀土金属离子的热力学本质，计算了吸附过程中
θ
θ
θ
枝稻草吸附剂，调节溶液的 pH=7，在不同温度下吸 的吉布斯自由能（ΔG ）、焓（ΔH ）和熵（ΔS ）等
附 4 h，结果如图 9 所示。 热力学参数。这些热力学参数可由下式计算得到 [15] ：
从图 9 中可以看出，随着吸附温度的升高，吸  G    RlnT K （8）
c
附剂对稀土金属离子的吸附量增加。当温度从 20 ℃ K  Q （9）
3+
3+
3+
增加到 40 ℃时，La 、Nd 、Sm 的吸附量分别从 c  0
47.81、45.61、38.21 mg/g 增加到 51.93、48.92、41.22  H   S 
ln K   （10）
mg/g。这可能是由于本实验中，吸附剂对稀土金属 c R RT
离子的吸附主要是靠 PAMAM 上的氨基官能团与稀 式中：Q 表示金属离子吸附量，mg/g； 表示溶液
0
土金属离子配位来实现的，而这个过程是吸热反应， 初始浓度，g/L； K 是平衡常数，mL/g；T 是绝对
c
所以随着吸附温度升高，吸附量增加。 温度，K；R 是理想气体常数，8.314 J/(mol·K)。