Page 176 - 《精细化工》2021年第1期

·166· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

由图 5 可知，在 0~50 min 之间，海藻酸钠凝胶
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海绵体对 Cu 和 Pb 吸附量迅速增加，50 min 后达
到吸附平衡，可以看出所制备的海藻酸钠凝胶海绵
体能在较短的时间内，迅速达到吸附平衡，在实际
应用中具有重要意义。其中，在 50 min 时，对 Cu 2+
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和 Pb 的吸附量分别达到 30.2 和 89.7 mg/g。所以选
择最佳吸附时间是 50 min。
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2.4.2 pH 对 Cu 和 Pb 吸附量的影响
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考察了 pH 对 Cu 和 Pb 吸附量的影响，100 mL

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Cu 和 Pb 溶液，吸附剂质量浓度为 0.6 g/L，温度 图 7 吸附剂质量浓度对 Cu 和 Pb 吸附量的影响
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30 ℃，吸附时间 50 min。由于工业废水大多呈酸性， Fig. 7 Effect of mass concentration of adsorbent on Cu
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所以设定的 pH 范围为 1~7，pH 对 Cu 和 Pb 吸附 and Pb adsorption capacity

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量的影响如图 6 所示。由图 6 可知，当 pH 由 1 升 2.4.4 温度对 Cu 和 Pb 吸附量的影响
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高到 3 时，海藻酸钠凝胶海绵体对 Cu 和 Pb 的吸 在 100 mL Cu 和 Pb 溶液（pH=3），吸附剂质
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附量迅速增加，由于高浓度的 H 会与重金属离子之 量浓度 0.5 g/L，吸附时间 50 min 条件下，温度对
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间相互竞争，并且 H 会使凝胶表面质子化，对重金 Cu 和 Pb 吸附量的影响，见图 8。由图 8 可知，随
属离子产生排斥作用，所以吸附量相对较小 [19] 。当 着温度的升高，吸附量先略微增加后逐渐降低，当
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pH 继续升高，H 浓度逐渐降低，H 竞争性减小，凝 温度大于 40 ℃时，海藻酸钠凝胶海绵体对 Cu 和
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胶吸附量逐渐达到饱和，在 pH=3 时，对 Cu 和 Pb 2+ Pb 吸附量的降低。这可能是由于海藻酸钠凝胶海
的吸附量达到最佳，此时的饱和吸附量为 29.2 和 绵体的骨架密度、孔径发生改变，从而对吸附位点
90.2 mg/g。所以选择最佳吸附的 pH=3。 的特性造成改变所导致的 [21] 。温度 40 ℃时，其对
Cu 和 Pb 的吸附量是 29.4 和 88.9 mg/g。
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吸附剂对于重金属离子的吸附与自身结构、离
子在溶液中的状态，离子半径以及键能等影响因素
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有关，Cu 是过渡区金属，在溶液中易形成水合离
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子，并且水合离子半径大于 Pb ，所以离子交换能
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力弱，温度的升高使本就活跃的 Pb 的离子交换能
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力更强，相对而言对 Cu 的影响弱于 Pb 2+[13] 。

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图 6 pH 对 Cu 和 Pb 吸附量的影响
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Fig. 6 Effect of pH on Cu and Pb adsorption capacity

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2.4.3 吸附剂质量浓度对 Cu 和 Pb 吸附量的影响
在温度 30 ℃，pH=3，吸附时间 50 min，Cu 2+
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和 Pb 溶液 100 mL 条件下，考察吸附剂质量浓度对
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Cu 和 Pb 去除效果的影响，见图 7。由图 7 可知，

随着吸附剂质量浓度的增加，吸附量呈上升趋势，当 图 8 吸附温度对 Cu 和 Pb 吸附量的影响
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吸附剂质量浓度为 0.5 g/L 时，其对 Cu 和 Pb 的吸附 Fig. 8 Effect of adsorption temperature on Cu and Pb 2+
量分别为 30.9 和 90.9 mg/g，再继续增加吸附剂的用 adsorption capacity

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量，Cu 和 Pb 的吸附量增加缓慢，与文献 [16] 报道 2.5 吸附剂的重复使用性分析
的结果相符。原因可能是随吸附剂用量的增大，吸 吸附剂的重复使用不但可以降低材料成本，而
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附位点增多，Cu 和 Pb 的吸附量增大，当吸附剂 且能够提高吸附剂的利用效率，在实际应用中具有
用量增加到一定数量时，活性位点不能充分利用， 重要意义。在测试条件为 pH=3，吸附剂质量浓度为
导致吸附量增加缓慢 [20] 。从实际经济角度出发对吸附 0.5 g/L，吸附时间 50 min，吸附温度 40 ℃下，考
剂的添加量不宜过多，选择 0.5 g/L 更合理。 察了吸附剂的重复使用性，结果如图 9 所示。由图