Page 142 - 《精细化工》2020年第7期
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·1424· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷
计算方法如式（1）、（2）： 分布图和 N 2 吸脱附曲线见图 1。
( ) V
q 0 1 （1） 表 1 ABc 和 Fe 3 O 4 @ABc 的 BET 分析数据
e
m Table 1 BET parameters of ABc and Fe 3 O 4 @ABc
E /% 0 1 100 （2） 类别 比表面积/ 平均孔容/ 平均孔径/
2
3
0 (m /g) (cm /g) nm
式中：q e 为平衡吸附量，mg/g；ρ 0 为 MO 初始质量 ABc 340.12 0.296 1.50
浓度，mg/L；ρ 1 为吸附平衡后 MO 质量浓度，mg/L； Fe 3O 4@ABc (1∶1) 388.56 0.498 1.91
V 为溶液的体积，L；m 为吸附剂的质量，g；E 为 Fe 3O 4@ABc (2∶1) 622.88 0.733 1.55
去除率，%。 Fe 3O 4@ABc (3∶1) 615.09 0.714 1.50
1.6 吸附动力学实验
取 25 mL 质量浓度为 100 mg/L 的 MO 溶液，
调节 pH=7，加入 10 mg 的 Fe 3 O 4 @ABc，从 5~240 min
设置时间间隔取样，计算 MO 质量浓度。采用拟一
级和二级吸附动力学模型分析吸附过程并计算吸附
速率。
拟一级吸附动力学模型和拟二级吸附动力学模
型见公式（3）、（4）：
q q (1 e 1 kt ) （3）
t e
2
q k q t /(1 k q t ) （4）
t 2e 2e
式中：q t 为 t 时吸附量，mg/g；t 为反应时间，min；
–1
q e 为平衡吸附量，mg/g；k 1 、k 2 为反应速率常数 min ，
g/(mg·min)。
1.7 吸附等温线实验
取一系列质量浓度（10~200 mg/L）MO 溶液
25 mL，调节 pH=7，加入 Fe 3 O 4 @ABc 10 mg，温度
25 ℃下吸 附时间 240 min 。拟 用 Langmuir 和
Freundlich 吸附等温线模型，公式模型见式（5）、（6）。
q q k /(1 k ) （5）
e m Le Le a—孔径分布曲线；b—氮气吸附-脱附曲线
q k F n （6） 图 1 ABc 和 Fe 3 O 4 @ABc 的 BJH 孔径分布和氮气吸附-
e F e
式中：ρ e 为吸附平衡时 MO 质量浓度，mg/L；q m 为 脱附曲线
Fig. 1 N 2 adsorption-desorption curves and BJH pore size
Langmuir 最大吸附量，mg/g；k L 为 Langmuir 常数， distribution diagrams of ABc and Fe 3 O 4 @ABc
L/mg；k F 为 Freundlich 吸附量，mg/g；n F 为经验常
从表 1 可见，制备的 ABc 平均孔径为 1.50 nm，
数，无量纲。
3
2
比表面积为 340.12 m /g，平均孔容 0.296 cm /g；掺
1.8 循环利用实验
杂不同比例的 Fe 3 O 4 后制备的 Fe 3 O 4 @ABc 复合材料
MO 质量浓度 100 mg/L，体积 25 mL，pH=7，
具有更大的比表面积和孔容，当 m(ABc) ∶
Fe 3 O 4 @ABc 添加量 10 mg，振荡吸附 240 min，测
m(Fe 3 O 4 )= 2∶1 时，制备的材料比表面积、孔径和
试 MO 去除率，Fe 3 O 4 @ABc 磁性分离，经活化处理 2 3
孔容分别为 622.88 m /g、1.55 nm 和 0.733 cm /g，
测试循环利用效率。
达到最大。图 1a 孔径分布曲线表明，Fe 3 O 4 @ABc
微波水洗活化：吸附实验结束后置于 100 mL
复合材料孔径分布明显比 ABc 更加丰富，有利于各
蒸馏水中，微波洗涤 3 次，每次 1 h，真空干燥后用
类不同分子的吸附；从图 1b 可以看出，复合材料表
于下次吸附实验，重复 4 次吸附活化实验。
现出更好的 N 2 吸附能力，明显优于 ABc，当掺杂比
2 结果与讨论 例为 2∶1 或者 3∶1 时，N 2 吸附性能相近，当气压
接近饱和气压时掺杂比例为 2∶1 制备的复合材料
2.1 Fe 3 O 4 @ABc 复合材料表征 吸附性能略好。可能的原因是，当 Fe 3 O 4 掺杂过多
2.1.1 BET 分析 时，尽管形成了丰富的缝隙结构，但一部分 Fe 3 O 4
ABc 和 Fe 3 O 4 @ABc 的 BET 数据见表 1，孔径 会形成粒子团聚，从而掩盖了生物质炭原有的孔隙
