Page 171 - 《精细化工》2020年第3期

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第 3 期 章昌华，等: PAMAM 接枝稻草对 Nd 、Sm 、La 的吸附特性 ·589·
θ
θ
焓（ΔG ）和熵（ΔS ）可以由 ln K 对 1/T 作图 枝稻草吸附剂，改变溶液的 pH，在 30 ℃下吸附 4 h，
c
（见图 10）所得到的直线斜率和截距计算求得。 结果如图 11 所示。

图 11 pH 对吸附的影响
图 10 吸附过程的 ln K 和 1/T 的关系 Fig. 11 Effect of pH on the adsorption
c
Fig. 10 Plot of ln K versus 1/T for adsorption
c
从图 11 中可以看出，随着溶液的 pH 从 3 增加
热力学参数计算结果见表 3。 到 7 时，吸附剂对 3 种稀土金属离子的吸附量是逐
渐增加的；当溶液的 pH 进一步提高到 9 时，吸附
表 3 吸附热力学参数
Table 3 Thermodynamic parameters for the adsorption 量几乎没有变化。出现这种现象的原因可能是由于
θ
θ
ΔG / θ ΔH / ΔS / 2 不同 pH 溶液中质子化程度不同造成的。由前面的
T/K R
(kJ/mol) (kJ/mol) 〔J/(mol·K)〕 讨论可知，4.0 代 PAMAM 接枝稻草对稀土金属离
293 –15.03 子的吸附主要依靠 PAMAM 的氨基官能团的配位作
298 –15.34 用来实现的，随着溶液的 pH 不断降低，PAMAM 的
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La 303 –15.65 3.18 62.15 0.9982
氨基官能团会被溶液中的氢离子不断质子化，有文
308 –15.96
献研究表明，当体系的 pH 降到 3.82 时，PAMAM
313 –16.27 [16]
的氨基官能团会被完全质子化 ，从而限制了其继
293 –14.91
续同稀土金属离子配位的能力，因而导致了吸附量
298 15.21
的降低。
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Nd 303 –15.51 2.71 60.12 0.9976
308 –15.81
3 结论
313 –16.11
293 –14.48 本实验采用环氧氯丙烷为交联剂，将 PAMAM
298 –14.78 接枝到稻草上制得吸附材料。并详细研究了其对
3+
Sm 303 –15.08 2.94 59.47 0.9914 3+ 3+ 3+
Nd 、Sm 、La 稀土金属离子的吸附行为。吸附
308 –15.38 3+ 3+ 3+
剂对 Nd 、Sm 、La 稀土金属离子的吸附平衡时
313 –15.67
间约为 4 h，平衡吸附量分别为 47.14、40.11 和

从表 3 中可以看到，3 种稀土金属离子在不同 50.12 mg/g。吸附等温线研究表明，PAMAM 接枝稻
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θ
吸附温度下对应的 ΔG 都是负值，意味着这些吸附 草对 Nd 、Sm 、La 稀土金属离子的吸附过程更
过程都是自发进行的，而且随着温度的升高，ΔG θ 符合 Freundlich 等温线。吸附动力学研究表明，此
的值越来越小，说明吸附过程的自发程度逐渐增加。 吸附过程符合拟二级动力学模型，由此可以推断出
θ
另外，吸附剂对 3 种稀土金属离子吸附的 ΔH 都是 该吸附剂对这 3 种稀土金属离子的吸附过程属于化
正值，说明该吸附过程的本质是一个吸热过程。吸 学吸附过程。吸附热力学研究表明，此吸附过程是
θ
附剂对 3 种稀土金属离子吸附过程的 ΔS 也都是正 自发进行的，吸附的本质是吸热过程，温度升高有
值，表明稀土金属离子从溶液本体被吸附到固态吸 利于吸附的发生；同时吸附过程是一个混乱度增加
附剂表面是一个混乱程度增加的过程。 的熵增过程。另外，随着溶液的 pH 从 3 增加到 7
2.2.4 溶液 pH 的影响 时，吸附剂对 3 种稀土金属离子的吸附量是逐渐增
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分别在 50 mL 质量浓度为 200 mg/L 的 La 、 加的。

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Nd 、Sm 溶液中加入 0.05 g 的 4.0 代 PAMAM 接 （下转第 597 页）