Page 58 - 《精细化工》2020年第3期

·476· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

时酸性蓝浓度下降很快，呈线性下降趋势，说明此 得到 k 1 和 q e，通过 t/q t 对 t 拟合出的直线斜率和截距计
时复合膜中孔洞较多，吸附位点较多，因此，当酸 算出 k 2 和 q e 。对应吸附参数通过计算列于表 2 中。
性蓝溶液经过 CA/CS 复合膜时，大量酸性蓝染料中
的磺酸基团迅速占领膜的吸附位点，此时滤液中染 表 2 动力学模型拟合实验数据参数
料残留的 ρ t 为 ρ 0 的一半，随着时间继续推移，滤液 Table 2 Parameters of the kinetic models fitting to the
experimental data
中的 ρ t 进一步降低，3 min 时可去除近 98%的酸性
Model qe, exp /(mg/g) q e, cal /(mg/g) k R
2
蓝染料，5 min 时已达吸附平衡，效果显著。
Pseudo-first-order 91.10 8.19 0.8062 0.9595
Pseudo-second-order 91.10 91.74 0.0495 0.9997

CA/CS 复合膜（FM-4）对酸性蓝的吸附动力学
如图 6 所示。由图 6 及表 2 可看出，拟二级动力学
2
的相关系数 R (0.9997)大于拟一级动力学相关系数
2
R (0.9595)，另外拟二级动力学模型所得 q e 为 91.74
mg/g，与实验所得数据 91.10 mg/g 很接近，而拟一
级动力学模型所得 q e 为 8.196 mg/g，与实验所得数
据 91.10 mg/g 相差甚远，因此最佳工艺下所制
CA/CS 复合膜对酸性蓝染料的吸附更符合拟二级动
图 5 酸性蓝浓度随过滤时间的变化（初始质量浓度：
力学模型，表明吸附剂与吸附质之间的键合作用属
50 mg/L；使用最佳工艺膜：FM-4）
Fig. 5 The changes of acid blue concentration with the 于限速过程。
filter time (Initial concentration: 50 mg/L; using
the best process film: FM-4)

2.3 染料吸附动力学
为了进一步研究最佳工艺条件下 CA/CS 复合膜
与酸性蓝染料之间的吸附行为，可通过动力学方程
对其吸附过程进行研究。因吸附动力学研究的是吸
附过程中吸附能力大小随时间变化的规律，可通过
动力学方程对吸附过程和其结果进行进一步地预测。
在一定时间范围内，CA/CS 复合膜对酸性蓝染
料的吸附快慢过程被称为吸附速率，其会受到多方
面的影响。吸附过程可用 3 个阶段进行划分：（1）
外部扩散，染料通过压力的驱使向 CA/CS 复合膜转
移扩散；（2）内部扩散，扩散到 CA/CS 复合膜附近
后，再进一步转移到 CA/CS 复合膜的 CS 层和 CA
纤维层中的内部孔洞或通道中；（3）吸附阶段，进
入内部的吸附质因受到化学作用力或静电吸附等作
用，吸附到 CA/CS 复合膜的表面。
拟一级动力学方程和拟二级动力学方程如式

（5）、（6）：
a—准一级模型；b—准二级模型
ln(q  e q )  ln q  e k t （5） 图 6 CA/CS 复合膜（FM-4）对酸性蓝的吸附动力学曲线
1 t
t 1 t Fig. 6 Kinetic models for the adsorption of CA/CS composite
  （6） membrane (FM-4)
q t kq 2 q e
2e
式中：q e 、q t —分别为平衡时的吸附量和在 t 时的吸 2.4 染料等温吸附曲线
–1
附量，mg/g；k 1 —拟一级动力学常数，min ；k 2 — Langmuir 吸附曲线主要用于单分子层吸附过
2
拟二级动力学常数，g/（mg·min）；R —相关系数。 程，每个吸附点的吸附能力相同，并且只能被染料
通过 ln(q e–q t)对 t 拟合出的直线斜率和截距计算 占用一次。Freundlich 曲线主要用于多层吸附和吸附