Page 202 - 《精细化工》2021年第4期

·836· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

附机理。一般认为，当 E<8 kJ/mol 时为物理吸附， 了缩短，RSG 和 MSG 达到平衡时的吸附量分别为
大于此界限时应为化学吸附 [28] 。计算得到改性前 98.45 和 284.86 mg/g，说明醚化改性提高了麦糟对
后麦糟的吸附能分别为 10.92 和 17.15 kJ/mol，均大 MB 的吸附能力。这与改性后麦糟比表面积的增大、
于 8 kJ/mol，说明 MB 在两种材料上的吸附为化学 表面官能团及所带电荷的变化有直接的关系。为了
吸附。 进一步研究 MB 在吸附材料上的吸附机理，对 RSG
2.5 吸附动力学特征分析 和 MSG 吸附 MB 的数据进行了拟一级动力学（5）、
图 12 为改性前后麦糟吸附 MB 的吸附量与时间 拟二级动力学（6）、Elovich 模型（7）和粒子内扩散
的关系曲线。 模型（8）的拟合。4 个模型的方程表达形式如下所
示，得到的拟合参数见表 5。

ln (q  q )  ln q  k t （5）
e t e 1
式中：q e 为平衡吸附量，mg/g；q t 为 t 时刻吸附剂
对吸附质的吸附量，mg/g；k 1 为动力学反应速率常
–1
数，min ；t 为吸附反应时间，min。
t  1  t （6）
q kq 2 q
t 2e e
式中：k 2 为拟二级动力学方程得吸附速率常数，
g/(mg·min)；其他变量同上。

q  k lnt  A （7）
图 12 醚化改性前后麦糟对 MB 吸附动力学曲线 t t
Fig. 12 Adsorption kinetic curevs of MB by spent grain 式中：q t 为 t 时刻离子在胶体表面的吸附量，mg/g；
after and before modification A 为常数；k t 为内扩散速率常数，mg/(g·min )。
0.5

由图 12 可知，MSG 吸附 MB 的速率比 RSG 的 q  k t 0.5  b （8）
int
t
0.5
吸附速率快，MSG 和 RSG 分别在 60 和 80 min 时基 式中：k int 为内扩散速率常数，mg/(g·min )；截距 b
本达到了吸附平衡，MSG 对 MB 的吸附平衡时间得到 反映了边界层效应。

表 5 醚化改性前后麦糟对 MB 的吸附动力学参数
Table 5 Adsorption kinetic parameters
RSG MSG
动力学方程
2
2
吸附动力学常数 R 吸附动力学常数 R
拟一级动力学 q e=86.868 k 1=0.041 0.976 q e=81.477 k 1=0.020 0.973
拟二级动力学 q e=110.742 k 2=7.76×10 –4 0.995 q e=292.398 k 2=9.10×10 –4 0.999
Elovich 模型 A=20.953 k t=16.885 0.979 A=153.309 k t=29.535 0.952
粒子内扩散模型 b=40.675 k int=5.804 0.915 b=217.944 k int=6.620 0.779

由表 5 可知，在 4 种吸附动力学模型中，拟二 常数 k t 大于 RSG，表明 MSG 的离子交换速率更高。
2
级动力学的理论平衡吸附量和实验得到的平衡吸附 内扩散模型得到的 R 较低，说明在吸附过程中粒子
量较吻合，更适合描述两种吸附材料吸附 MB 的动 内的扩散作用不是控制速率的主要步骤。
力学行为，这说明二者的吸附速率主要依靠化学吸
附 [21] 。MSG 的反应速率常数 k 2 大于 RSG 的反应速 3 结论
率常数，k 2 值越大越容易达到吸附平衡，这与实验
（1）以麦糟为基材，通过醚化改性成功地引入
中 MSG 的吸附速率快且较先达到吸附平衡的事实
了羧酸基团，制备了醚化改性麦糟吸附材料，在固
相符。此外，拟一级动力学的相关系数较高，但得 液比 1∶50、n(NaOH)∶n(ClCH 2 COOH)=1.25∶1.0、
到的理论平衡吸附量与实验测定的平衡吸附量相差 反应温度为 75 ℃、反应时间为 2.5 h 条件下，制备
太大，因此二者的吸附过程均不符合拟一级动力学 的 MSG 对 MB 吸附效果最好，吸附量为 201.20 mg/g。
方程。Elovich 模型的拟合性较高，代表二者的吸附 （2）比较了改性前后麦糟的形貌结构、孔径分
均伴随着离子交换过程，其中，MSG 的内扩散速率 布、官能团以及表面电荷的变化，表明醚化改性后