Page 197 - 《精细化工》2021年第10期

第 10 期 侯晨艳，等: 载镁鸡蛋壳的制备及其对水体中磷酸盐的吸附特性 ·2127·

ES 不进行镁浸渍，只在 650 ℃下煅烧 2 h 得到的材 t  1  t （4）
料（ES-650）用于吸附对比实验。 q kq 2 q
t 2e e
1.3 表征 式中：q t 为 t（min）时刻吸附剂的吸附量，mg/g；
–1
采用 XRF 测定材料的化学成分。采用 SEM 进 k 1 （min ）和 k 2 〔g/(mg·min)〕分别为准一级反应动
行成像分析以观察改性前后表面形貌变化。采用激 力学模型常数和准二级反应动力学模型常数。
光粒度仪检测样品粒度变化，将粉末与超纯水以 1 1.4.3 吸附热力学分析
g∶500 mL 比例混合，漩涡振荡使颗粒分散，用粒 在 298.15~313.15 K 下探究 MgES 对磷酸盐吸附
度分析仪测定粒径体积分布曲线，参数设置为：颗 的影响并估算热力学因素，通过 Vant-Hoff 方程（5）
粒折射率 1.681，分散剂折射率 1.330，粒径检测范 计算吸附焓变和熵变，并通过式（6）求得吸附过程
围 0.02~2000 μm。使用 XRD 对样品的晶体结构进 的自由能变化：
行表征，衍射条件为 Cu K α 射线（λ=0.15406 nm）， q  S  H
ln e   （5）
40 kV，40 mA，通过与标准联合委员会（JCPDS）  R RT
e
的粉末衍射文件比较确定衍射峰。用 FTIR 记录 4000~  G  H T S  （6）
–1
400 cm 的谱图，分析改性前后官能团的变化。 式中：∆S 为吸附熵变，J/(mol·K)；∆H 为等量吸附
1.4 吸附实验 焓变，kJ/mol，正负值可判断吸附过程是吸热还是
1.4.1 等温吸附实验
放热；∆G 为自由能变，kJ/mol，正负值可判断吸附过
取 11 份 0.25 g MgES，分别加入 30 mL 初始质
程能否自发进行；R 为理想气体常数，8.314 J/(mol·K)；
量浓度不同的磷酸二氢钾溶液（磷酸盐质量浓度分
T 为热力学温度，K。
别为 10、20、30、40、50、100、200、300、500、
1.4.4 pH 对 MgES 吸附磷酸盐的影响
750、1000 mg/L），将其置于恒温水浴振荡器中分别
取 10 个 100 mL 锥形瓶，均加入 30 mL 初始质
在 25、40 ℃下以 150 r/min 恒温振荡 24 h，振荡结
量浓度为 50 mg/L 的磷酸盐溶液，用 0.2 mol/L 的盐
束后，使用 0.45 μm 滤膜过滤，参照 GB 11893—89
酸和 0.2 mol/L 的 NaOH 调节溶液 pH 至 2、3、4、5、
测定滤液中磷酸盐的质量浓度。采用 Langmuir 和
6、7、8、9、10、11，称量 0.2 g MgES 分别加入锥
Freundlich 等温线模型分析 MgES 对磷酸盐的等温
形瓶中，置 于恒温水浴 振荡器中 在 25 ℃下 以
吸附数据。Langmuir 和 Freundlich 等温模型用方程
150 r/min 恒温振荡 24 h 后，过滤并测定滤液中磷酸
（1）和（2）表示： 盐的质量浓度。
qK 
q  m L e （1） 1.4.5 MgES 的再生性能
e

1 K  称量 0.2 g MgES，加入 30 mL 初始质量浓度为
Le
1
lnq  e ln  e lnK F （2） 50 mg/L 的磷酸盐溶液，置于恒温水浴振荡器中在
n
式中：ρ e 为溶液中磷酸盐的平衡质量浓度，mg/L； 25 ℃下以 150 r/min 恒温振荡 24 h 后，过滤并测定
滤液中磷酸盐的质量浓度。将吸附饱和的 MgES 于
q m 和 q e 分别为最大、平衡吸附量，mg/g；K L （L/g）
和 K F 〔 (mg/g)(L/mg) 1/n 〕 分别代表 Langmuir 和 烘箱中 105 ℃干燥后，与 3 mol/L 的 NaOH 溶液以
固液比 1∶10（g∶mL）混合，置于水浴恒温振荡器
Freundlich 吸附等温方程的常数；1/n 为与吸附质与
吸附剂表面之间反应强度有关的参数。 中在 150 r/min、25 ℃下振荡 12 h 后取出，过滤，
同时称取 ES 在上述相同条件下进行等温吸附 冲洗，将滤出的固形物于 105 ℃烘箱中烘干，进行
实验，比较 ES 与 MgES 的最大吸附量。 下一次吸附。以上步骤连续进行 5 次。
1.4.2 吸附动力学实验 1.5 测试方法
取 0.25 g MgES 与 30 mL 质量浓度分别为 10、 水体中磷酸盐质量浓度参照 GB 11893—89 进
50、100 mg/L 的磷酸盐溶液迅速混合，将其置于恒 行测试。根据式（7）和（8）计算得出吸附量及磷
温水浴振荡器中于 150 r/min 振荡并计时，按照设定时 酸去除率：
间（5、30、60、120、240、360、480、600、840 min） q  ( 0   e )V （7）
快速取样过滤，检测滤液中磷酸盐的质量浓度。 e m
选择准一级动力学模型〔式（3）〕、准二级动  /%  ( 0   e )  100 （8）
力学模型〔式（4）〕对所得数据进行相应的拟合  0
分析： 式中：ρ 0 、ρ e 分别为初始磷酸盐溶液的质量浓度和
k 吸附过程达到平衡后溶液中磷酸盐的质量浓度，
lg(q  e q t )  lgq  e 1 t （3）
2.303 mg/L；m 为吸附剂的投加量，g；V 为溶液体积，L；