Page 201 - 《精细化工》2020年第8期

第 8 期 刘佩莹，等: 地质聚合物微球的制备及其对染料的吸附 ·1699·

准二级动力学模型： 式中：Q e 和 Q t 分别为吸附平衡时和在吸附 t(min)时
–1
t 1 t 的吸附量（mg/g）；k 1 (min )为准一级动力学吸附速
  （4）
Q t kQ e 2 Q e 率常数、k 2 〔g/(mg·min)〕为准二级动力学吸附常数、
2
1/2
颗粒内扩散模型： k i 〔mg/(g·min ）〕为颗粒内扩散速率常数；C 为与
Q  t k t 1/2  C （5） 反应边界层厚度相关的常数。
i

表 1 GM 吸附 MB 的准一级和准二级动力学拟合参数
Table 1 Parameters of pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetics model for the adsorption of MB on GM

准一级动力学 准二级动力学
Q exp/(mg/g) ρ 0/(mg/L)
–1
k 1/(min ) Q e/(mg/g) R k 2/〔g/(mg·min)〕 Q e/(mg/g) R
2
2
24.08 5 –0.021 14.39 0.969 0.040 25.00 1.000
43.92 10 –0.015 22.31 0.925 0.022 45.45 1.000
82.72 20 –0.011 49.11 0.900 0.012 83.33 0.998

表 2 GM 吸附 MB 的颗粒内扩散模型拟合参数
Table 2 Parameters of intraparticle diffusion model for the adsorption of MB on GM
第一阶段 第二阶段 第三阶段
ρ 0/(mg/L)
1/2
1/2
1/2
k i1/〔mg/(g·min )〕 C i1 R 2 k i2/〔mg/(g·min )〕 C i2 R 2 k i3/〔mg/(g·min )〕 C i3 R 2
5 2.458 3.073 0.948 1.118 11.18 1.000 0.045 23.21 0.557
10 4.709 2.511 0.874 2.076 19.06 1.000 0.023 39.26 0.893
20 8.466 0.042 0.989 4.746 20.12 1.000 1.158 57.08 0.843

由图 4a 可知，在吸附初期吸附速率较快，随后 图 5b、c。
吸附速率增加较为缓慢，直到达到吸附平衡。这是 由图 5a 可以看出，随着温度升高吸附量有所增
由于在吸附初期，吸附位点较为充裕，吸附反应容易 加，吸附过程分别采用 Langmuir、Freundlich [25] 等
进行，且溶液中染料浓度较高，浓度推动力促进吸附 温线方程〔见式（6）、（7）〕进行线性拟合（图 5b、
反应的进行 [21] 。随着反应的进行，染料浓度逐渐降 c），拟合结果见表 3。
低，吸附位点被占据，吸附速率放缓,直至达到吸附平
衡 [22] 。
从图 4b、c、d 和表 1、2 可以看出，采用准一
级动力学模型模拟得到的平衡吸附量与实验得到的
真实值差别较大，而采用准二级动力学模型模拟得
到的平衡吸附量与实验得到的真实值差别较小，准
一级动力学模型相关系数比准二级动力学模型低。
所以 MB 在 GM 上的吸附主要是物理吸附，是由吸
附剂 GM 和吸附质 MB 在水溶液中的表面电荷控制
的离子相互作用引起的。在 GM 吸附 MB 的颗粒内
扩散模型中可以看出，吸附分为 3 个阶段 [23] ，截距
C 不为 0 说明对 MB 的吸附过程中有颗粒内扩散作
用，但颗粒内扩散不是唯一的速率控制步骤 [24] 。综
上所述，MB 在 GM 上的吸附是一个先在 GM 表面
快速吸附，然后缓慢达到平衡的过程。
2.4 不同初始浓度和温度对 GM 去除 MB 效果的影
响及 GM 对 MB 的吸附等温线
不同温度下 GM 对 MB 的吸附等温线见图 5a；
GM 对 MB 的 Langmuir 和 Freundlich 吸附等温线见