Page 52 - 《精细化工》2022年第1期

·42· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

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度控制，然而相比大孔，微孔提供更多比表面积， 量相关的常数〔mg 1+n /(L ·g)〕。
吸附容量更大 [76] 。 描述固-液静态吸附的动力学方程主要有：准一
生物质磁性炭吸附过程常用热力学模型有 级吸附动力学方程和准二级吸附动力学方程等。前
Langmuir 等温吸附模型和 Freundlich 等温吸附模 者是基于吸附过程受扩散步骤速率控制的假设 [79] ，
型。前者是基于固体表面吸附分子的覆盖发生在单 后者是基于吸附速率由吸附剂表面未被占据空位数
层中的假设 [77] ，后者是基于吸附发生在非均匀表面 目的平方决定的假设 [80] ，其方程分别为：
且吸附热不均匀分布的假设 [78] ，其方程分别为： log(q  q )  log q  K 1 t （5）
 e  1   e （3） e t e 2.303
q K q q t 1 1
e L m m   t （6）
1 q t Kq 2 q e
lnq  e ln K  F ln e （4） 2e
n F 式中：q e 为吸附剂的平衡吸附量（mg/g）；q t 为某时
式中：q e 为吸附剂的平衡吸附量（mg/g）；q m 为吸 刻 t 时的吸附量（mg/g）；K 1 是准一级吸附平衡常数
附剂的最大吸附量（mg/g）；ρ e 为吸附平衡时溶液中 （1/min）；K 2 是准二级吸附平衡常数〔g/（mg·min）〕；
吸附质的质量浓度（mg/L）；K L 为 Langmuir 吸附常 t 为吸附时间（h）。
数（L/mg）；1/n F 是 Freundlich 常数（无量纲）；K F 表 2 和表 3 总结了生物质磁性炭去除水中重金属
是 Freundlich 等温吸附方程中与吸附强度和吸附容 和有机污染物的最佳吸附热力学模型及动力学模型。

表 2 不同生物质磁性炭对水中重金属的吸附特性
Table 2 Adsorption characteristics of different magnetic biochars for heavy metals in water

磁化前比 磁化后比
重金属 原料 磁性介质 2 2 等温线模型 动力学模型 参考文献
表面积/(m /g) 表面积/(m /g)
)
)
Cu(Ⅱ 、 Pb(Ⅱ 、 玉米秸秆 Fe(0) 1216 603.4 Langmuir 准二级 [13]
Zn(Ⅱ )
Cd(Ⅱ )、Pb(Ⅱ ) 松树皮 CoFe 2O 4 — — Langmuir 准二级 [16]
Cd(Ⅱ )、Pb(Ⅱ ) 橡木 Fe 3O 4 25.4 8.8 Langmuir-Freundlich 准二级 [23]
Cr(Ⅵ ) 花生壳 γ-Fe 2O 3 359.8 8.81 Langmuir — [51]
Cu(Ⅱ )、Cd(Ⅱ ) 玉米秸秆 Mn 2O 3 Langmuir 准二级 [61]
Pb(Ⅱ )、Cd(Ⅱ ) 椰子壳 Fe-MnO x 60.9 71.6 Langmuir 准一级 [62]
U(Ⅵ ) 稻壳 Fe 3O 4 91.8 109.65 Langmuir 准二级 [81]
Cr(Ⅵ ) 梧桐叶 Fe 3O 4 48.81 56.20 Langmuir 准二级 [82]
Cr(Ⅵ ) 丝瓜 γ-Fe 2O 3 — 337.35 Freundlich 准二级 [83]
Sb(Ⅴ ) 棕榈纤维 Fe 3O 4 111.2 232.69 Langmuir 准二级 [84]
Cd(Ⅱ ) 棕榈纤维 Fe 3O 4 169.73 112.88 Langmuir 准二级 [85]
As(Ⅴ ) 松木 MnFe 2O 4 360.2 280.0 Langmuir、Freundlich 准二级、Elocich [86]
Pb(Ⅱ ) 竹杆 γ-Fe 2O 3 37.13 44.21 Langmuir 准二级 [87]
Ag(Ⅰ ) 苹果渣 Fe 3O 4、γ-Fe 2O 3 — 102.18 — 准二级 [88]
注：—表示原文献中无相关数据，下同；Elocich 为叶洛维奇方程（用 来描述反应速 率与时间关系 的动力学方程）。

表 3 不同生物质磁性炭对水中有机污染物的吸附特性
Table 3 Adsorption characteristics of different magnetic biochars for organic pollutants in water
磁化前比 磁化后比
有机污染物 原料 磁性介质 2 等温线模型 动力学模型 参考文献
表面积/(m /g) 表面积/(m /g)
2
萘、对硝基甲苯 桔皮 Fe 3O 4 28.1 23.4 Freundlich — [15]
三氯乙烯 椰子髓 Fe 3O 4 — — — 准一级 [22]
对硝基苯酚 胡萝卜渣 Fe 3O 4 447 435 Freundlich 准二级 [24]
亚甲基蓝 花生壳 γ-Fe 2O 3 — — — 准一级 [43]
结晶紫 玉米秸秆 Fe 3O 4 — — Langmuir 准二级 [67]
菲 稻壳 Fe 3O 4 52.1 109 Langmuir 准二级 [68]
30.9 365 Langmuir — [69]
卡马西平，四环素 椰子、松子、核桃壳 Fe 3O 4
磺胺甲唑 松木屑 Fe 3O 4 — 109.65 Redlich-Peterson 准一级、准二级 [70]
4-壬基酚 竹子 Fe 3O 4 — — Langmuir-Hinshelwood 准一级 [89]