Page 177 - 《精细化工》2021年第1期

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第 1 期 杨晓武，等: 海藻酸钠凝胶海绵体的制备及其对 Pb 和 Cu 的吸附 ·167·
9 可知，随着重复使用次数的增加，吸附剂对两种
离子的吸附量都逐渐降低，但是降低的幅度较小，
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解吸 5 次后对 Cu 和 Pb 的吸附量分别是 18.7 和
77.1 mg/g，制备的海藻酸钠凝胶海绵体具有较好的
重复使用性。

图 10 准一级（a）、准二级（b）动力学拟合图
Fig. 10 Quasi-first (a) and quasi-second (b) kinetic fitting
diagram

表 2 海藻酸钠凝胶海绵体的动力学参数
Table 2 Kinetic parameters of sodium alginate gel sponge
准一级动力学方程
重金属离子
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–1
2
图 9 重复使用次数对 Cu 和 Pb 吸附量的影响 k 1/min q e/(mg/g) R
Fig. 9 Effect of desorption times on the adsorption capacity Cu 2+ 0.028 53.512 0.497
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of Cu and Pb 2+ 2+
Pb 0.037 20.408 0.587
2.6 吸附动力学 准二级动力学方程
重金属离子
2
为了对吸附机理进行进一步探讨，采用 Lagergren k 2/〔g/(mg·min)〕 q e/(mg/g) R
准一级动力学方程和准二级动力学方程分析海藻酸 Cu 2+ 0.002 29.626 0.791
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钠凝胶海绵体〔m(SA)∶m(CaCl 2 )=1∶5〕对 Cu 和 Pb 2+ 0.00033 87.997 0.956
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Pb 的吸附特性，如式（2）和（3）所示：
准一级动力学方程：ln(q e –q t )=lnq e –k 1 t （2） 3 结论
2
准二级动力学方程：t/q t =1/(k 2 q e )+t/q e （3）
式中：q t 为时间 t 下的吸附量，mg/g；q e 为平衡吸 针对重金属污染问题，制备了一种吸附性较好
附量，mg/g；k 1 ，k 2 为准一级和准二级速率常数， 的海藻酸钠水凝胶，得到如下结论：
–1
min 、g/(mg·min)。 （1）在溶解过程中，海藻酸钠由丝状结构逐渐
吸附动力学是探究吸附量随吸附时间的变化关 向片层结构伸展，而海藻酸钠海绵体则形成了致密
系，对海藻酸钠凝胶海绵体的数据进行拟合，结果 的多孔结构，微观结构明显发生变化。
如图 10 和表 2 所示。由表 2 可知，海藻酸钠凝胶海 （2）当 m（海藻酸钠）∶m（氯化钙）=1∶5
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绵体对 Cu 和 Pb 的准一级动力学相关系数分别是 时，所得的海藻酸钠凝胶海绵体的比表面积是
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0.497 和 0.587，对 Cu 和 Pb 的准二级动力学相关 2.1543 m /g。
系数分别是 0.791 和 0.956，准二级动力学相关系数 （3）在 pH=3，吸附时间 50 min，海绵体质量
均高于准一级动力学相关系数，由此可知海藻酸钠 浓度为 0.5 g/L，吸附温度 40 ℃的优化条件下，该
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凝胶海绵体对 Cu 和 Pb 的吸附更符合准二级动力 海绵体对 Cu 和 Pb 的吸附量分别达到 29.4 和
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学模型，同时可以说明海藻酸钠凝胶海绵体对 Cu 2+ 88.9 mg/g。
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和 Pb 的吸附以化学吸附为主。 （4）重复使用 5 次后，海藻酸钠凝胶海绵体对

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Cu 和 Pb 的吸附量仍能达到 18.7 和 77.1 mg/g。吸
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附动力学拟合结果表明，其对 Cu 和 Pb 的吸附主
要是化学吸附。
参考文献：
[1] LIU D (刘东), ZHONG K Y (赵孔银), SONG H Y (宋欢语), et al.
Preparation and characterization of calcium silicate-calcium alginate
composite hydrogel film[J]. Acta Materiae Compositae Sinica (复合
材料学报), 2017, 34(11): 2401-2406.
[2] FU S, ANKUR T, DIANAM S, et al. Relevance of rheological
properties of sodium alginate in solution to calcium alginate gel