Page 206 - 《精细化工》2020年第9期

·1920· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

磷酸盐平衡吸附量（q e，mg/g）计算公式如下：  e   e  1 （5）
(   )V q e q max K q
L max
q  0 e （1）
e
m Freundlich 模型：
式中：V 为溶液体积，L；m 为吸附剂干质量，g；ρ 0 1
为溶液中磷酸盐的初始质量浓度，mg/L；ρ e 为溶液 q  K  n （6）
F e
e
中磷酸盐的平衡质量浓度，mg/L。 式中：K L 为与结合亲和力相关的 Langmuir 常数，
磷酸盐去除率（η）计算公式如下： L/mg；q max 为最大吸附容量，mg/g；K F 为与吸附容
1/n
(   ) 量有关的 Freundlich 常数，(mg/g)/(mg/L) ；1/n 为
 / %  0 e  100 （2）
 0 与吸附强度有关的常数。
式中：η 为磷酸盐去除率，%。 1.7 ES@Fe 3 O 4 -La 吸附热力学研究
1.4 ES@Fe 3 O 4 -La 的表征 根据 Freundlich 方程得到的 q e/ρ e，通过 Vant-Hoff
采用 XRF 测定 ES 和 ES@Fe 3 O 4 -La 的化学成分， 方程（式 7），计算吸附焓变∆H 和熵变∆S，并通过
工作电压及工作电流分别设置为 40 kV 和 300 mA；采 式（8）求得吸附过程的自由能变化∆G。
用 X 射线衍射仪测定 ES 和 ES@Fe 3 O 4 -La 的晶型结  S  H
lg(q /  )   （7）
构，以铜靶 K α 为辐射源，工作电压及工作电流分别 e e 2.303R 2.303RT
设置为 40 kV 和 300 mA，速度为 2 (°)/min，衍射角  G  Rln(T q /  ) （8）
e e
扫射范围为 5°~40°，步高为 0.02°；采用傅里叶变换
式中：∆S 为吸附熵变，J/(mol·K)；∆H 为吸附焓变，
红外光谱仪测定 ES 和 ES@Fe 3 O 4 -La 的化学结构， kJ/mol；∆G 为自由能变，kJ/mol；R 为理想气体常
–1
–1
每个样品记录 4000~400 cm 的光谱，分辨率 2 cm ，
数，8.314 J/(mol·K)；T 为热力学温度，K。
扫描 32 次；采用激光粒度仪测定 ES 和 ES@Fe 3 O 4 -La
1.8 溶液初始 pH 对 ES@Fe 3 O 4 -La 吸附性能的影
的粒径，He-Ne 激光器 λ= 632.8 nm，折射率为 1.681。
响
1.5 ES@Fe 3 O 4 -La 吸附动力学研究
将 0.20 g ES@Fe 3 O 4 -La 置于 100 mL 锥形瓶中，
将 0.25 g ES@Fe 3 O 4 -La 置于 100 mL 锥形瓶中，
加入 30 mL pH 分别调节到 2~12 的磷酸盐质量浓度
加入 30 mL（磷酸盐质量浓度分别为 10、30、
为 50 mg/L 的磷酸盐溶液中；混匀后，置于 25 ℃
50 mg/L）的磷酸盐溶液，混匀后，分别置于 25 和
40 ℃的恒温水浴振荡器中进行恒温振荡；分别在 5、 的恒温水浴振荡器中恒温振荡 6 h，过 0.45 µm 微孔
10、20、40、60、90、120、180、240、300 min 后 滤膜，并测定滤液中磷酸盐的质量浓度。
取样，过 0.45 μm 微孔滤膜，测定滤液中磷酸盐的 1.9 数据处理
质量浓度。选择准一级动力学模型（式 3）和准二 每个实验重复 3 次，利用 OriginPro 8.5 进行模
级动力学模型（式 4）对所得数据进行拟合分析。 型拟合与绘图。
k
lg(q  e q t )  lgq  e 1 t （3） 2 结果与讨论
2.303
t  1  t （4） 2.1 结构表征
q kq 2 q 2.1.1 XRF 分析
t 2e e
式中：q t 为 t(min)时刻 ES@Fe 3 O 4 -La 对磷酸盐的吸 采用 X 射线荧光光谱仪测定 ES 和 ES@Fe 3O 4-La
–1
附量，mg/g；k 1 为准一级动力学模型常数，min ； 的化学成分，得到的数据以氧化物的形式表示，结
k 2 为准二级动力学模型常数，g/(mg·min)。 果见表 1。
1.6 ES@Fe 3 O 4 -La 吸附等温线研究 ES 的主要成分为 CaCO 3 ，其他物质含量很少，
取 0.20 g ES@Fe 3 O 4 -La 置于 100 mL 锥形瓶中， 未检测到镧的存在。ES@Fe 3 O 4 -La 中 Fe 2 O 3 的质量
加入 30 mL（初始质量浓度为 0~200 mg/L）的磷酸 分数明显增加，由 ES 的 0.012%增加至 30.336%，
盐溶液，分别在 25、30、35 和 40 ℃下以 150 r/min ES@Fe 3O 4-La 中 La 2 O 3 的质量分数为 2.032%。由于
的速度振荡 6 h，以达到吸附平衡。振荡结束后，过 改性过程中使用了氯化镧溶液，所以 ES@Fe 3 O 4 -La
0.45 μm 微孔滤膜，并测定滤液中磷酸盐的质量浓 中氯质量分数也增加了，由 ES 的 0.039%增加至
度。采用 Langmuir（式 5）和 Freundlich（式 6）两 0.583%，表明改性后 Fe 3 O 4 和镧成功载入 ES。
种模型拟合吸附等温线。 ES@Fe 3 O 4 -La 中除 Fe、La、Cl 以外的杂质质量分数
Langmuir 模型： 低于 2%。表明杂质影响可忽略不计。