Page 209 - 《精细化工》2020年第9期

第 9 期 宋冰洁，等: 磁性载镧鸡蛋壳对水中磷酸盐的吸附性能 ·1923·

表 3 磷酸盐在 ES@Fe 3 O 4 -La 上的吸附拟合参数 附。磷酸盐 在 ES@Fe 3 O 4 -La 中的 吸附熵变为
Table 3 Regression parameters of phosphate adsorptionon 61.5169 J/(mol·K)，表明该吸附过程会使吸附体系的
ES@Fe 3 O 4 -La
混乱度增加。
Langmuir 模型 Freundlich 模型
温度
K F/〔(mg/g) 表 5 磷酸盐在 ES@Fe 3 O 4 -La 上的吸附热力学参数
/℃ q max K L R n R
2
2
/(mg/g) /(L/mg) /(mg/L) 1/n 〕 Table 5 Thermodynamic parameters of phosphate adsorption
25 18.02 0.3210 0.9913 5.7500 3.6456 0.9030 on ES@Fe 3 O 4 -La
30 18.31 0.4584 0.9950 6.1799 3.5880 0.9014 温度/℃ ∆G/(kJ/mol) ∆H/(kJ/mol) ∆S/〔J/(mol·K)〕
35 18.80 0.5865 0.9964 6.7234 3.6576 0.9161 25 –9.5591 8.7729 61.5169
40 19.05 0.6836 0.9958 6.8730 3.5932 0.9391 30 –9.8667
35 –10.1743
结果表明，磷酸盐在 ES@Fe 3 O 4 -La 上的吸附数 40 –10.4819
据与 Langmuir 等温线模型拟合较好，该模型的相关
2
系数高于 Freundlich 模型，R 均在 0.99 以上。表明 2.5 溶液初始 pH 对 ES@Fe 3 O 4 -La 吸附磷酸盐的
吸附剂表面较均匀，各位点的吸附能力相同 [31] 。 影响
25 ℃下，磷酸盐在 ES@Fe 3 O 4 -La、ES、Fe 3 O 4 上的 图 7 为溶液初始 pH 的变化对 ES@Fe 3 O 4 -La 吸附
q max 分别为 18.02、2.58、0.79 mg/g。这说明相比 ES， 磷酸盐去除率的影响。可以观察到 ES@Fe 3O 4-La 对磷
ES@Fe 3 O 4 -La 能够明显提高对磷酸盐的吸附能力。 酸盐的吸附具有高度的 pH 依赖性。在强酸性条件
相较于陈天 [15] 的报道（在体系温度 25 ℃下，磷酸 下，随着 pH 的增加，ES@Fe 3 O 4 -La 对磷酸盐的吸
盐在铁盐、铝盐改性鸡蛋壳中的饱和吸附量为 4.07、 附增加。pH 为 4.0 左右时，去除率达到最大，对磷
4.41 mg/g）具有一定优势。 酸盐的去除率可达 99%。随着 pH 的进一步升高，
将 ES@Fe 3 O 4 -La 与其他镧改性吸附剂的除磷能 ES@Fe 3 O 4 -La 对磷酸盐的吸附量降低，当 pH 达到
力 进 行 比较， 结果 如表 4 所示。 可以 看出， 10 后，去除率逐渐增加。
ES@Fe 3O 4-La 的除磷能力较为突出。并且将废弃鸡
蛋壳作为制备吸附剂的载体具有产量巨大且易得的
优点。

表 4 不同含镧吸附剂除磷能力
Table 4 Removal capacity of phosphate on different
lanthanum-containing adsorbents
吸附材料 最大吸附容量/(mg/g) 文献
ES@Fe 3O 4-La 18.02 本研究
La 改性沸石 17.20 [32]

La 改性膨润土 10.54 [33]
图 7 溶液初始 pH 对磷酸盐在 ES@Fe 3 O 4 -La 上吸附的影响
La 改性膨润土 14.00 [34]
Fig. 7 Effect of initial pH value on the phosphate adsorption
La 改性陶粒 11.02 [19] on ES@Fe 3 O 4 -La
La 改性带状黏土 10.00 [35]
La 改性活性炭纤维 6.34~7.92 [36] 溶液 pH 对于吸附过程至关重要，一方面会改
La(OH) 3 改性活性炭纤维 15.30 [37] 变磷酸盐的存在状态，另一方面会决定材料的表面
La 改性维苏石 6.70 [38] 电荷及本身稳定性 [22] 。所以，溶液初始 pH 的变化
La 改性水凝胶 7.86 [39] 对 ES@Fe 3 O 4 -La 吸附磷酸盐的影响较为复杂。
磷酸盐的种类在不同的 pH 下是不同的，如下
2.4 ES@Fe 3 O 4 -La 的吸附热力学 所示：
磷酸盐在 ES@Fe 3 O 4 -La 中的吸附热力学参数如 pK 1 pK 2 pK 3
3
表 5 所示。ES@Fe 3 O 4 -La 的∆G<0，且随着吸附温度 HPO  3 4 H PO  2  4 HPO 2 4  PO
4
的升高而逐渐减小，这说明 ES@Fe 3 O 4 -La 对水中磷 式中：pK 1 =2.13，pK 2 =7.20，pK 3 =12.33 [22] 。
酸盐的吸附是自发过程。磷酸盐在 ES@Fe 3 O 4 -La 的 由图 7 可知，ES@Fe 3 O 4 -La 较宽的 pH 范围内
吸附焓变为 8.7729 kJ/mol，表明该吸附过程是吸热 对磷酸盐的去除率较高。在 pH<2 的强酸性条件下，
的，温度升高有利于磷酸盐在 ES@Fe 3 O 4 -La 上的吸 ES@Fe 3 O 4 -La 的结构被破坏，CaCO 3 和 Fe 3 O 4 溶解，