Page 200 - 《精细化工》2021年第10期

·2130· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

MgES 对磷酸盐属于单层吸附；25 ℃时最大吸附量为 数可知，MgES 对磷酸盐的吸附符合准二级动力学
112.1560 mg/g，40 ℃时最大吸附量为 126.9160 mg/g； 模型，吸附过程遵循化学吸附，并且该过程涉及吸
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两个模型的 R 非常接近，因此认为 MgES 对磷酸盐 附剂和被吸附物质由于电子的共享或交换而产生的
的吸附受多个过程控制。由 Freundich 拟合可知， 共价键 [29] 。
0.1<1/n≈0.7<1 且 K F 较大，所以，MgES 对磷酸盐
的吸附过程容易进行且具有较高的吸附能力 [22] 。
在相同条件下，25 ℃时 ES 对磷酸盐的最大吸
附量为 12.6456 mg/g，经 Mg 改性后材料的吸附量
显著提高，证明镁盐改性鸡蛋壳十分必要。此外，
与其他研究中相近的吸附剂对磷酸盐的吸附能力进
行比较（见表 3），MgES 的吸附效果也较为突出。

表 3 不同吸附剂对磷酸盐吸附能力的比较
Table 3 Comparison of adsorption capacity of phosphate
by different adsorbents
磷酸盐最大吸
吸附剂 参考文献
附量/(mg/g)
Mg 改性鸡蛋壳 112.1560 本研究
Fe 改性鸡蛋壳 11.93 [23]
载 Mg 香蕉秆基生物炭 60.98 [24]
载 Mg 香蕉秆基生物炭 18.21 [25]
Mg-Al 双氢氧化物改性 D331 树脂 42.51 [26]

Mg 改性柏木屑生物炭 66.7 [11]

Mg-Fe 基双金属氢氧化物 9.8 [27] a—准一级动力学模型；b—准二级动力学模型
图 7 MgES 对磷酸盐的吸附动力学分析
Mg-Fe 层状双金属氢氧化物 11.9 [28]
Fig. 7 Adsorption kinetics analysis of phosphate by MgES

2.7 吸附动力学 表 4 动力学模型拟合系数
图 6 展示了吸附量对初始磷酸盐质量浓度与接 Table 4 Kinetic model fitting coefficients
触时间的依赖程度。结果表明，MgES 在 360 min 准一级 准二级
内吸附速度极快，约 600 min 达到吸附平衡，表现 ρ 0/
(mg/L) –1 2 k 2/ 2
出较快的吸附性能，可快速去除溶液中的磷酸盐。 k 1/min q e/(mg/g) R [g/(mg·min)] q e/(mg/g) R
10 0.0057 0.6741 0.9576 0.0040 0.8094 0.9734
50 0.0071 8.8992 0.9639 0.0006 9.2980 0.9815
100 0.0086 11.0225 0.9773 0.0010 12.9719 0.9941

2.8 吸附热力学分析
热力学评估有助于分析 MgES 对磷酸盐的吸附
机理。MgES 对磷酸盐的吸附热力学参数如表 5 所示。

表 5 MgES 对磷酸盐的吸附热力学参数
Table 5 Thermodynamic parameters of phosphate adsorption
by MgES

图 6 接触时间对 MgES 吸附磷酸盐的影响 T/K ∆G/(kJ/mol) ∆H/(kJ/mol) ∆S/[J/(mol·K)] R
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Fig. 6 Effect of contact time on adsorption of phosphate 298.15 –2.620 5.582 27.509 0.955
by MgES
303.15 –2.757
选择准一级动力学模型和准二级动力学模型对 308.15 –2.895
313.15 –3.032
所得数据进行相应的拟合分析，结果如图 7 所示。

根据曲线图的斜率和截距确定的动力学参数 q e、k 1 由表 5 可知，∆G<0、∆H>0，表明吸附是自发
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和 k 2 以及相关系数 R 如表 4 所示。通过比较相关系 的吸热的过程；∆S>0，表明 MgES 对磷酸盐具有吸