Page 71 - 《精细化工》2021年第10期

第 10 期 柳泽鑫，等: 弹性石墨烯气凝胶的制备及对含油污水的吸附 ·2001·

一级动力学和准二级动力学拟合曲线如图 9 所示， 是惟一的限速步骤；当 q t 与 t 0.5 的方程是线性的，
拟合结果如表 2 所示。 但不通过原点时（即 C 不为 0 时），说明吸附涉及
颗粒内扩散，但不是惟一的速率限制步骤；当 q t 与
t 0.5 曲线是多线性时，表明过程中涉及两个或更多步
骤。RGA 吸附含油污水的 IPD 模型拟合曲线如图
10 所示，拟合相关参数如表 3 所示。
从图 10 中可以看出，RGA 吸附含油污水的 IPD
模型呈现三段直线，说明吸附过程分为三个阶段。
第一阶段为大孔扩散，RGA 具有丰富的孔道结构，
由 SEM 图可知，内部孔道在几微米到几百微米之
间，在吸附开始阶段模拟含油污水中的乳化柴油快
速扩散至 RGA 的吸附位点从而被吸附。第二阶段为
中孔扩散，乳化柴油扩散到 RGA 的内部中孔，相比
于第一阶段的吸附，一方面孔道尺寸减小，另一方
面边界层阻力随着接触时间的增加而增大，吸附过
程明显变缓。第三阶段吸附为微孔扩散，相比于前
两段吸附过程，此阶段的孔道尺寸更小，扩散阻力
更大，吸附过程逐渐趋于平衡。
由表 3 可知， 在 25 ℃下第一 阶段 k d1 为
0.5
217.54 mg/(g·min )，第二阶段 k d2 为 110.50 mg/
(g·min )，第三阶段 k d3 为 10.5 mg/(g·min )。比较
0.5
0.5

a—PFO 模型；b—PSO 模型 三个阶段的扩散速率常数可以发现，吸附速率随时
图 9 RGA 吸附含油污水的 PFO 和 PSO 拟合曲线 间的增加逐渐减小，大孔的扩散速率最大，中孔扩
Fig. 9 PFO and PSO fitting curves of oily wastewater
adsorbed by RGA 散速率次之，微孔扩散速率最小。

表 2 RGA 吸附含油污水的 PFO 和 PSO 拟合结果
Table 2 Fitting results of PFO and PSO for oily wastewater
adsorbed by RGA
PFO PSO
q e,exp/
θ/℃
(mg/g) k 1/min R 标准差 k 2/[g/ R 标准差
2
2
–1
(mg·min)]
–5
25 1466.325 0.00768 0.9153 55.26 1.54×10 0.9994 3.289

从图 9 和表 2 可以看出，准二级动力学的拟合
2
结果优于准一级动力学的拟合效果，其 R >0.99，

且其标准差远小于准一级动力学的标准差，表明 图 10 25 ℃下 RGA 吸附含油污水的 IPD 关系图
RGA 吸附模拟含油污水的过程更符合准二级动 Fig. 10 IPD diagram of oily wastewater adsorption by RGA
at 25 ℃
力学。

2.7.3 RGA 吸附含油污水的内部扩散模型 表 3 25 ℃下 RGA 吸附含油污水的 IPD 模型参数
为进一步研究 RGA 吸附含油污水的内部扩散 Table 3 IPD model parameters of RGA adsorption of oily
机理，采用 Weber-Morris [30] 提出的 IPD 模型，如公 wastewater at 25 ℃
式（9）所示，分析 RGA 吸附模拟含油污水的内扩 第一阶段 第二阶段 第三阶段
θ/℃
散机理。 k d1/[mg/ R 2 k d2/[mg/ R k d3/[mg/ R
2
2
0.5
0.5
0.5
(g·min )] (g·min )] (g·min )]
q  k t 0.5  C （9）
t d 25 217.54 0.9988 110.5 0.9894 10.5 0.9794
0.5
式中：k d 为内部扩散速率常数，mg/(g·min )；C 为
截距，mg/g。 2.8 RGA 的循环吸附性能
根据文献报道 [31-32] ，当 q t 与 t 0.5 的方程是线性 对于一种高性能吸附剂来说，其不仅能够有效
的并通过原点时（即 C 为 0 时），说明粒子内扩散 地分离有机液体和水，而且在实际应用中也要具有