Page 59 - 《精细化工》2020年第3期

第 3 期 赵晓燕，等: 冷冻诱导相分离法制备 CA/CS 复合膜 ·477·

剂为异质结构的吸附过程。为进一步研究最佳工艺
条件下所得 CA/CS 复合膜的吸附行为，用 Langmuir
和 Freundlich 等温吸附曲线方程进行对比分析，其
公式分别为：
1 1 1
  （7）
q e q m q K  e
m
L
1
ln q  ln K  ln  （8）
F
e
n e
式中：q e、q m—分别为吸附平衡时的吸附量和最大吸

附量，mg/g；ρ e—吸附平衡时溶液的质量浓度，mg/L；
a—等温吸附曲线；b—Langmuir 曲线；c—Freundlich 曲线
K L—Langmuir 方程的吸附常量；K F 和 1/n 为方程常 图 7 CA/CS 复合膜（FM-4）对酸性蓝的等温吸附曲线
数，分别代表 Freundlich 常数和异质因数。 及拟合曲线图
通过 1/q e 对 1/ρ e 作图，可计算得出曲线的斜率和 Fig. 7 Adsorption isotherm and the corresponding plot for
acid blue adsorption on CA/CS composite membrane
截距便可算出 q m 和 K L。通过 lnq e 对 lnρ e 作图，可求
(FM-4)
出 K F 和 1/n。
CA/CS 复合膜（FM-4）对酸性蓝的等温吸附曲 2.5 CA/CS 复合膜对不同染料的吸附平衡测试
线及拟合曲线如图 7 所示。由图 7 拟合线及拟合后 CA/CS 复合膜（FM-4）不同时间下对染料的吸
2
数据可看出，Langmuir 的相关系数 R (0.9936)大于 附量如图 8 所示。
2
Freundlich 的相关系数 R (0.8110)，说明对酸性蓝的
吸附过程更符合 Langmuir 模型，使得 CA/CS 复合
膜表层在吸附过程中扮演较重要的角色，是单层且
相对均致的。另外，由图 7a 可得，随着酸性蓝初始
质量浓度增大，此工艺下所得复合膜对酸性蓝的吸
附量呈现增长趋势，由所得拟合度更大的 Langmuir
模型可知，最大吸附量可达 909.1 mg/g，比同期报道
的其他过滤材料有明显增大，再次说明采用液氮冷
冻干燥法所制 CA/CS 复合膜在染料废水处理领域具
有较广的应用前景。

图 8 CA/CS 复合膜（FM-4）不同时间下对染料的吸附量
Fig. 8 Adsorption amounts of CA / CS composite membrane
(FM-4) for different dyes at different time

由图 8 中可看出，最佳工艺下 CA/CS 复合膜对
酸性蓝、酸性黄、分散黄和分散蓝表现出较强的吸附
性能。吸附过程主要体现在两个阶段，在开始吸附时
间 5 min 内，最佳 CA/CS 复合膜对酸性蓝、酸性黄、
分散黄和分散蓝的吸附量呈快速增长趋势，对酸性蓝
及酸性黄的吸附速率明显比对分散黄和分散蓝的吸
附速率大，说明 CA/CS 复合膜对于酸性染料的吸附
机理在于 CS 分子链中大量游离的氨基与酸性染料中
的磺酸根负离子间的键合作用。此外，复合膜内部为
三维多孔结构，微孔的存在增大膜的吸附位点，因此
使得其对酸性染料的吸附速率较快。而分散染料相比
于酸性染料，在水中的溶解度较低，并且分子尺寸相
对较大，更多地借助于膜孔洞尺寸的大小进行截留。
由于实验中的样品膜具有较疏松的孔隙结构，分散染
料化学吸附能力相较于酸性染料弱，因此对分散染料
的吸附量低于对应酸性染料的吸附量。CA/CS 复合膜