Page 172 - 《精细化工》2021年第7期
P. 172
·1454· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷
发生竞争吸附，导致吸附位点不饱和，吸附达到平
衡。当 AS-GEL 投加量为 1.2 g/L 时，具有较高的吸
附率和吸附量，之后继续增加吸附剂用量，吸附率
并无明显增长，吸附趋于饱和。因此，在后续实验
中，选择 AS-GEL 投加量 1.2 g/L 为宜。
a—准一级动力学方程；b—准二级动力学方程
图 6 AS-GEL 吸附 Cr(Ⅵ)的动力学拟合曲线
Fig. 6 Adsorption kinetics fitting curves of Cr(Ⅵ) on
AS-GEL
表 2 AS-GEL 吸附 Cr(Ⅵ)的动力学拟合参数
Table 2 Fitting parameters of various kinetic models for the
图 5 AS-GEL 投加量对吸附 Cr(Ⅵ)的影响 adsorption of Cr(Ⅵ) by AS-GEL
Fig. 5 Effect of AS-GEL dosage on Cr(Ⅵ) adsorption 准一级动力学方程 准二级动力学方程
ρ 0/ Q e,exp/
k 2/〔g/
Q e/
k 1/
Q e/
2.4 吸附动力学 (mg/L) (mg/g) (mg/g) min –1 R 2 (mg/g) (mg·min)〕 R 2
吸附动力学是描述吸附速率的关键技术，取决 10 7.680 7.564 0.195 0.995 7.762 0.070 0.999
于吸附剂和吸附质之间的物理化学特性和传质过 20 14.651 14.505 0.270 0.997 14.707 0.077 0.999
程。本实验数据分别采用准一级动力学方程和准二
2
级动力学方程拟合。 由表 2 可见，准二级方程的 R 稍大于准一级方
2
在 pH=4、AS-GEL 投加量为 1.2 g/L、温度为 程，但两者 R 相近且均大于 0.995，说明 AS-GEL
25 ℃、Cr(Ⅵ)初始质量浓度分别为 10 和 20 mg/L 对 Cr(Ⅵ)的吸附可能同时存在物理作用（静电吸附）
的条件下，AS-GEL 对 Cr(Ⅵ)的吸附量随振荡时间 和化学作用〔部分 Cr(Ⅵ)被还原〕 [24] 。
的变化曲线见图 6，动力学方程拟合结果见表 2。由 2.5 吸附等温线
图 6 可见，在两种 Cr(Ⅵ)初始质量浓度下，AS-GEL 在不同温度、pH=4、AS-GEL 投加量为 1.2 g/L，
对 Cr(Ⅵ)吸附趋势基本相同，大致可分为 3 个阶段： 振荡时间 120 min 下，Cr(Ⅵ)初始质量浓度对吸附量
第 1 阶段，吸附量快速增长，前 10 min 吸附率可以 的影响见图 7a。在 3 种温度下，随着 Cr(Ⅵ)初始质
达到 75%以上；第 2 阶段，吸附速率变缓，在 10~ 量浓度的增加，吸附量呈上升趋势，在初始质量浓
120 min 间吸附量缓慢增加；第 3 阶段，吸附速率趋 度为 100~200 mg/L 时，吸附量逐渐平衡，这可能是
于平缓，吸附在 120 min 后达到平衡。前期吸附量 由于 Cr(Ⅵ)质量浓度梯度的驱动力提高了吸附剂和
快速增长是由于 AS-GEL 表面存在足够多的吸附位 吸附质之间的碰撞机会。
点，吸附剂与吸附质之间存在较高的浓度差 [19] 。随 等温吸附线用于描述吸附质分子在固-液两相
着反应时间的延长，吸附位点逐渐被占据造成浓度 之间的分配 [21] 。Langmuir 模型在描述吸附过程中，
差减小，对 AS-GEL 吸附 Cr(Ⅵ)的推动力减弱，其次 认为吸附过程发生在材料的活性位点上，一旦金属
固-液两界面斥力增强，从而使吸附逐渐达到平衡。 离子填满单层活性位点，吸附将会停止；Freundlich
模型则认为吸附发生在多层模式下，平衡吸附量与
平衡时金属离子浓度有关。在 pH=4，AS-GEL 投加
量为 1.2 g/L、Cr(Ⅵ)初始质量浓度为 200 mg/L、吸
附时间为 120 min 条件下，测定不同温度下 AS-GEL
对 Cr(Ⅵ)的等温吸附拟合曲线，见图 7b。可以看出，
AS-GEL 对 Cr(Ⅵ)的等温吸附曲线符合 Langmuir 模
型，拟合数据列于表 3。由表 3 可见，Langmuir 模
2
型的 R 更接近于 1，说明 AS-GEL 对 Cr(Ⅵ)的吸附
具有均相结合位点，为单层覆盖。根据 0<R L <1，说
