Page 82 - 《精细化工》2021年第9期
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·1796· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷
率大于解吸速率时，整体表现为吸附趋势；相反， 式中：q e 为平衡吸附量，mg/g；q m 为饱和吸附量，
则表现为解吸过程 [18] 。在初始时间，溶液中含有大 mg/g；ρ e 为平衡质量浓度，mg/L；K F 为 Freundlich
1/n
2+
量的 Hg 以及吸附剂上存在大量可以与之结合的活 吸附常数，（mg/g）（L/mg） ；K L 为 Langmuir 吸
2+
性位点，促使吸附剂与 Hg 的快速结合，吸附速率 附常数，L/mg；n 为吸附常数。
远远大于解吸速率；随着吸附过程的进行，溶液中 此外，Langmuir 等温线的类型可以从平衡参
2+
的 Hg 和吸附剂上的有效吸附位点同步降低，吸附 数或无因次常数分离因子 R L 来预测吸附的有利或
速率逐渐减小，解吸速率逐渐增大，整体吸附速率 不利：
越来越小，最后吸附速率和解吸速率接近，达到动 R L =1/(1+K L ρ 0 ) （4）
2+
态吸附平衡 [19] 。 式中：ρ 0 为 Hg 质量浓度，mg/L。当分离因子 R L =0
时，吸附是不可逆的；0<R L <1 时，吸附过程是有利
的；R L ≥1 时，吸附过程是不利的。
由表 1 可知，Langmuir 模型和 Freundlich 模型
2
都适用于描述平衡吸附等温线，因为两者的 R <1。
2
Langmuir 方程拟合相关系数 R >0.98，相关性较高，
均大于 Freundlich 等温吸附模型拟合系数，说明
2+
Fe 3 O 4 @SiO 2 -S 2 对 Hg 的吸附为单分子层吸附 [24] 。
在 pH=6、45 ℃条件下，饱和吸附量可达到 362 mg/g
（1.12 mmol/g）。
表 1 等温吸附曲线拟合参数
图 9 吸附时间对吸附性能的影响 Table 1 Fitting parameters of isothermal adsorption curves
Fig. 9 Effect of adsorption time on adsorption property
温度 Langmuir 方程式 Freundlich 方程式
2.10 吸附等温线 /℃ q m/ K L/ R L 范围 R L K F/(mg/g) n 2
2
1/n
(mg/g) (L/mg) (L/mg) R F
分别在 15、30 和 45 ℃下，pH=6±0.1，吸附时
45 362 0.0603 0.0101~0.1422 0.9834 6.23 2.0765 0.8698
2+
间 10 h，测定 Fe 3 O 4 @SiO 2 -S 2 对 Hg 的吸附量，绘 30 330 0.0712 0.0154~0.1232 0.9859 6.98 2.0574 0.8828
制吸附等温线，如图 10 所示。 15 318 0.0835 0.0131~0.1070 0.9944 8.21 1.8641 0.9342
2.11 应用性能
以海水、湖水、自来水和纯净水为样本，考察
2+
Fe 3 O 4 @SiO 2 -S 2 材料去除水体 Hg 吸附的应用效果。
2+
分别取 4 种水样配成 Hg 质量浓度为 200~800 mg/L
的水溶液，取 100 mL，调节 pH=6，加入 100 mg
Fe 3 O 4 @SiO 2 -S 2 吸附剂，在吸附时间 10 h，温度 30 ℃
2+
下，用 1.4 节方法计算单位质量吸附剂对 Hg 的吸
附量，结果如图 11 所示。
图 10 Fe 3 O 4 @SiO 2 -S 2 的吸附等温线
Fig. 10 Adsorption isotherm of Fe 3 O 4 @SiO 2 -S 2
由图 10 可知，随着吸附剂平衡浓度的增加，对
2+
Hg 的吸附量先增大后趋于平稳。所有等温吸附线
都有明显的初始斜率，表明 Fe 3 O 4 @SiO 2 -S 2 在 Hg 2+
质量浓度低时是高效的吸附剂。
采用 Langmuir 等温吸附模型和 Freundlich 等温
吸附模型 [23] 的线性表达式〔式（3）、（4）〕对图 10 图 11 不同水样中 Hg 的吸附量
2+
2+
中的吸附等温线进行拟合，结果如表 1 所示。 Fig. 11 Adsorption capacity of Hg in different water samples
q e e q m K L L e /1 K （3） 由图 11 可知，Fe 3 O 4 @SiO 2 -S 2 在纯净水中对
ln q ln K 1/ lnn （4） Hg 的吸附量最大，在自来水和湖水中的吸附量有
2+
e F e
