Page 79 - 《精细化工》2020年第5期

第 5 期 何梦奇，等: GO/GA-g-PAMPS 复合水凝胶的制备及其对阳离子染料的吸附性能 ·929·

凝胶吸附能力降低。当 pH 较高时，—SO 3 H 和 量，mg/g。
–
–
—COOH 全部电离为—SO 3 和—COO ，这些阴离子 准二级动力学模型是基于假设吸附为化学吸附
通过离子键对阳离子染料进行吸附 [27] ，吸附能力得 过程，方程式如下：
到提高。实验过程中，在高浓度碱性条件下，CV 溶 t 1 t
  （4）
液中会出现乳白色的沉淀，故不利于吸附的进行， Q t KQ e 2 Q e
2
因而对 CV 的吸附只取 pH 范围为 3~9。 式中 ： K 2 为 准 二 级模型 的吸 附速率 常数 ， g/
2.3.3 吸附动力学 （mg·min）；Q t 为吸附时间 t 时的吸附量，mg/g；
吸附时间对水凝胶吸附性能的影响如图 7 所示。 Q e 为平衡吸附量，mg/g。

对图 7 实验所得数据进行拟合，拟合结果如图
8 和表 1 所示。

图 7 吸附时间对吸附量的影响
Fig. 7 Effect of contact time on the adsorption capacity

由图 7 可知，水凝胶对 MB 和 CV 的吸附量都
随着时间的增加而逐渐增加，后吸附量随时间延长
逐渐至平衡，吸附 MB 和 CV 达到平衡所需的时间
分别大约为 540 和 600 min，凝胶对 MB 和 CV 的吸
附量分别为 394.56、376.08 mg/g。
为进一步揭示复合水凝胶对 MB 和 CV 吸附过
程，采用准一级动力学和准二级动力学来描述复合
水凝胶的吸附行为。准一级动力学模型是基于假设
吸附为物理吸附过程，方程式如下：

ln(Q  e Q )  lnQ  e K t （3） 图 8 吸附准一级动力学（a）和准二级动力学（b）拟合
1 t
曲线
–1
式中：K 1 为准一级模型的吸附速率常数，min ；
Fig. 8 Fitting curves of pseudo-first-order kinetic(a) and
Q t 为吸附时间 t 时的吸附量，mg/g；Q e 为平衡吸附 pseudo-second-order kinetic(b) for adsorption

表 1 准一级和准二级动力学参数
Table 1 Pseudo-first-order and pseudo-second-order parameters for the adsorption
准一级动力学 准二级动力学
Q e,exp/(mg/g)
–1
2
Q e,cal/(mg/g) K 1/min R Q e,cal/(mg/g) K 2/〔g/(mg·min)〕 R 2
-3
-5
MB 395.91 287.67 5.40×10 0.991 431.03 2.88×10 0.999
-3
-5
CV 381.70 336.99 4.85×10 0.970 465.12 1.13×10 0.978

从表 1 和图 8 可知，对于 MB 染料吸附，准二 吸附量更接近实际平衡吸附量。实验数据表明，准
级方程拟合数据比准一级方程拟合更为准确，相关 二级动力学模型更能很好地描述复合水凝胶对两种
2
2
系数 R（0.999）明显高于准一级方程的 R（0.991）， 阳离子染料的吸附过程，凝胶对染料的吸附主要是
且用准二级方程计算的平衡吸附量更接近实际平衡 化学吸附。
吸附量。而对于 CV 染料吸附，两种动力学模型的 2.3.4 吸附等温线
2
R 很接近，且都大于 0.970，说明两种模型方程都能 分别在 30、40 和 50 ℃下，阳离子染料浓度对
很好地描述 CV 吸附过程，准二级方程计算的平衡 吸附影响如图 9 所示。