Page 198 - 《精细化工》2020年第2期

·400· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

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Qk t 时刻 SSB-AO 的吸附量，mg/g；k 1 为拟一级吸附
Q  e2 （8）
t
1 Qk t e2 速率系数，1/min；k 2 为拟二级吸附速率系数，
其中：Q e 和 Q t 分别是在吸附平衡时和吸附 t(min) g/(mg·min)。

表 2 SSB-AO 对 U(Ⅵ)的吸附动力学参数
Table 2 Kinetic parameters of U(Ⅵ) adsorption by SSB-AO

U(Ⅵ)初始质量浓度 平衡吸附量 拟一级动力学方程 拟二级动力学方程
/(mg/L) /(mg/g) Q e/(mg/g) k 1/min R Q e/(mg/g) k 2/〔g/(mg·min)〕 R
2
–1
2
5 7.08 6.76 0.069 0.821 7.11 0.017 0.950
10 12.16 12.12 0.168 0.727 12.23 0.022 0.922
15 17.55 17.47 0.139 0.686 17.62 0.014 0.949

2
拟一级动力学方程的相关系数（R ）均小于拟 为 47.47 mg/g [11] 。因此，经过硝酸改性后，SSB-AO
2
二级动力学方程相关系数（R ），说明拟二级动力学 对 U(Ⅵ)的去除率提高显著。
方程能够更好地描述 SSB-AO 对 U(Ⅵ)的吸附动力
学过程，反映 SSB-AO 吸附 U(Ⅵ)过程以化学吸附
[9]
为主 ，比如：表面络合或离子交换等。
2.3.4 温度和初始 U(Ⅵ)质量浓度的影响
在1.4 节条件下，U(Ⅵ)初始质量浓度（10~100 mg/L）
和吸附温度（20、30 及 40 ℃）对 U(Ⅵ)去除的影
响，结果如图 7 所示，相应的吸附参数如表 3 所示。
相同温度下， SSB-AO 对 U(Ⅵ)的吸附量先快速增加
而后趋于一定值，说明 SSB-AO 对 U(Ⅵ)有较好的
吸附去除作用，并逐渐达到吸附饱和。在相同 U(Ⅵ)

初始质量浓度下，40 ℃下 U(Ⅵ)去除率最好，说 图 7 SSB-AO 的吸附等温线
明升高温度能够促进 SSB-AO 对 U(Ⅵ)的去除，因 Fig. 7 Adsorption isotherms of SSB-AO
此，吸附反应为吸热过程 [22] 。通过 Langmuir 吸附 表 3 SSB-AO 对 U(Ⅵ)的吸附等温线拟合参数
等温线模型〔式（9）〕与 Freundlich 吸附等温线模 Table 3 Isotherms parameters of U(Ⅵ) adsorption by SSB-AO
型〔式（10）〕进行拟合。 实际吸 Langmuir 等温线方程 Freundlich 等温线方程
Q K  温度 附量
Q  max b e （9） /℃ Q max K b R 1 2 (1–n) n n R 2 2
K f
e

b e
1 K  /(mg/g) /(mg/g) /(L/mg) /〔mg ·L /g〕
1 20 67.14 72.74 0.228 0.991 24.11 3.676 0.880
Q  K  n （10）
e f e 30 75.50 80.34 0.266 0.987 27.72 3.704 0.905
其中：Q e 为平衡吸附量，mg/g；ρ e 为吸附平衡时溶 40 81.53 85.93 0.430 0.993 35.21 4.219 0.851
液中 U(Ⅵ)的质量浓度，mg/L；Q max 和 K b 分别为理
论 最大吸附量 （ mg/g ）和 Langmuir 平衡 常数 2.4 机理分析
（L/mg）；K f 和 n 分别为 Freundlich 平衡系数 2.4.1 SEM-EDS 分析
n
〔mg (1–n) ·L /g〕和无量纲数。 SSB 和 SSB-AO 吸附 U(Ⅵ)前、后的 SEM 照片
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2
通过对表 3 中相关系数的对比（R 1 >R 2 ），说明 如图 8 所示。改性前（图 8a），SSB 表面较为平整。
Langmuir 等温吸附模型更符合 SSB-AO 吸附 U(Ⅵ) 改性后，SSB-AO 表面沟壑较多（图 8b），呈现不规
的过程，反映 SSB-AO 对 U(Ⅵ)的吸附为单层吸附 [15] 。 则的小块状结构；吸附 U(Ⅵ)后 SSB-AO 表面结构
此外，根据 Langmuir 等温吸附模型可知，在 20、 没有出现明显变化（图 8c）。通过 EDS 分析对比吸
30、40 ℃下的理论最大吸附量分别为 72.74、80.34 附 U(Ⅵ)前后 SSB-AO 的表面元素分布，结果见表 4。
及 85.93 mg/g。而作者此前对未改性的 SSB 进行 可以发现，吸附前 SSB-AO 中含有 Ca、Mg、Fe 及
U(Ⅵ)吸附去除研究，采用 Langmuir 等温吸附方程 Si 等元素，吸附后 SSB-AO 出现 U 元素，说明 SSB-AO
对吸附过程进行拟合，发现 U(Ⅵ)的理论最大吸附量 对 U(Ⅵ)具有吸附作用。