Page 190 - 《精细化工》2022年第10期

·2124· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

为 2°~60°；采用紫外-可见-近红外分光光度计测定溶液 在 0~1 之间时表示有利于吸附；R L 大于 1 时表示不利
吸光度，扫描范围：200~800 nm，扫描速度：1200 nm/min。 于吸附；R L=0 表示吸附不可逆；R L=1 表示线性吸附。
1.3.2 吸附实验 Freundlich 等温线表示吸附剂表面是非均相的，
以 TC 为目标污染物进行吸附实验。考察了 pH、 线性方程如下：
时间和温度对吸附性能的影响。在 100 mL 50 mg/L 1
ln q  lnK  ln （6）
TC 溶液中加入 30 mg SA/GO/ZIF-8 复合吸附剂。然 e F n e
1/n
后将混合物放入转速为 150 r/min 的恒温振荡水浴 式中：K F 为 Freundlich 常数，(mg/g)(L/mg) ，与吸
槽中，采用紫外-可见-近红外分光光度计在 TC 的最 附量有关；n 为 Freundlich 常数，与吸附程度有关。
大吸收波长 357 nm 处测溶液吸光度，用盐酸或 其中，K F ，n 较大表示吸附剂的吸附性能较好。
NaOH 溶液调节 TC 溶液的 pH 为 4~10。通过式（1） 如果 1/n<1，表明吸附较容易；若 1/n>1，表明吸附
计算平衡吸附量 q e ： 较困难 [25] 。
q  e V (  0  t ) / m （1） 1.3.5 吸附热力学
式中：q e 为平衡吸附量，mg/g；ρ 0 为吸附前 TC 的初 通过对不同反应温度下的吸附结果进行热力学
始质量浓度，g/L；ρ t 为吸附后 TC 的平衡质量浓度， 分析，研究 30 mg 的 SA/GO/ZIF-8 复合吸附剂对
g/L；V 为溶液的体积，L；m 为吸附剂的质量，mg。 50 mg/L TC 溶液的吸附行为和机理。吉布斯自由能
1.3.3 吸附动力学 （∆G，kJ/mol）、焓变（∆H，kJ/mol）和熵变〔∆S，
取 30 mg 的 SA/GO/ZIF-8 复合吸附剂，投入到 J/(mol·K)〕可以通过以下公式计算得到:
100 mL 初始质量浓度为 50 mg/L 的 TC 溶液中，调  G  RlnT K （7）
d
节 TC 溶液 pH≈7，在 25 ℃下、探讨不同吸附时间  G  H T S  （8）
（0.5、1.0、1.5、2、2.5、3.5、4.5、6.5、8.5、12.5、  S  H
lnK   （9）
24.5、30.0 h）下 SA/GO/ZIF-8 复合吸附剂对 TC 的 d R RT
吸附行为。利用准一级、准二级动力学模型及扩散 式中：R 为理想气体常数，8.314 J/(mol·K)；T 为反
模型对实验数据进行评价分析。 应温度，K；K d 为吸附分散系数，L/mg。
准一级动力学表示吸附质与吸附剂之间的物理 其中，通过对 ln(q e /ρ e )和 q e 作图，拟合线性方
吸附行为 [23] ： 程的截距即为 lnK d 。
ln(q  e q t )  ln q  e k t （2） 1.3.6 ZIF-8 负载率的计算
1
准二级动力学表示吸附质与吸附剂之间的化学 称取 3~5 mg 待测样品，在 N 2 气氛下，升温范
吸附行为 [24] ： 围为 30~800 ℃，以 20 ℃/min 的扫描速度，使用
/ tq  t 1/ (k q 2 ) t q / e （3） 热分析仪对样品进行热稳定性和差热分析，700 ℃
2e
式中：q e 为平衡吸附量，mg/g；q t 为吸附剂在时间 t 时，记录样品的灰分，并利用如下公式计算得到复
时的吸附量，mg/g；k 1 为准一级动力学的速率常数， 合吸附剂中 ZIF-8 的负载率 [26] ：
–1
min ；k 2 为准二级动力学的速率常数，g/(mg·min)。 r /%  w  w 2 （10）
1
1.3.4 吸附等温线 w  w 2
3
取 30 mg 的 SA/GO/ZIF-8 复合吸附剂，在最佳 式中：r 为 ZIF-8 负载率，%；w 1 为 SA/GO/ZIF-8
pH 7 下，探讨不同温度（25、35、45 ℃）下对 TC 灰分质量分数，%；w 2 为 SA/GO 灰分质量分数，%；
的吸附行为。Langmuir 和 Freundlich 等温模型用于 w 3 为 ZIF-8 灰分质量分数，%。
分析吸附剂表面吸附 TC 的含量和剩余 TC 液相之间 1.3.7 解吸和循环吸附实验
的平衡关系。 将完成一次吸附后的 SA/GO/ZIF-8 吸附剂经过
Langmuir 等温线表示吸附剂表面有均一的、数 滤收集，并先后置于乙醇（含 0.01 mol/L NaOH）和
量有限的活性吸附位点，所以有最大吸附量，且吸 蒸馏水中超声洗涤，直至溶液的 pH 达到中性 [27] 。
附可逆，为单层吸附。其线性方程如下： 去除上层清液后将固体沉淀物于 60 ℃下干燥 12 h，
 e / q  e 1/ (q K L )  e / q （4） 即可得到再生吸附剂。在相同条件下将其继续用于
m
m
式中：ρ e 为吸附后的平衡质量浓度，g/L；q e 为平衡吸 TC 的吸附实验，重复利用 5 次后，探讨其循环吸附
附量，mg/g；q m 为最大吸附量，mg/g；K L 为 Langmuir 性。为了检测 SA/GO/ZIF-8 吸附剂在使用过程中是
2+
常数，L/mg。 否存在 Zn 溶出的问题，每次循环吸附后分别取吸
R L =1/(1+K L ρ 0 ) （5） 附液，使用原子火焰吸收光谱法（AAS）进行金属
2+
Zn 溶出量的检测。
式中：吸附难易程度可由分离因子 R L 描述，当 R L