Page 154 - 《精细化工》2022年第5期

·1008· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

2+
从图 8a 可知，随着 UO 2 初始浓度的增加，吸
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附量逐渐增加。当 UO 2 初始质量浓度为 150 mg/L
2+
时，达到饱和吸附量 599 mg/g。这是因为开始时 UO 2
初始浓度增加增大了吸附的概率。随着铀酰离子初
始浓度继续增大，由于吸附剂的量固定，所以吸附
逐渐达到饱和。

图 7 接触时间对 Zn/Mn/PAA-2 吸附性能的影响（a）；
准一阶和准二阶动力学拟合线（b）
Fig. 7 Effect of contact time on adsorption properties of
Zn/Mn/PAA-2 (a); Pseudo-first-order and pseudo-
second-order kinetics fitting curves (b)

为了更清楚地了解吸附机理，采用准一阶动力
学和准二阶动力学模型研究了吸附过程 [23] ，拟合结
果和相关参数如图 7b 和表 1 所示。

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表 1 Zn/Mn/PAA-2 吸附 UO 2 的吸附动力学参数
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Table 1 Kinetic parameters of adsorption of UO 2 by Zn/
Mn/PAA-2
准一阶动力学模型 准二阶动力学模型
ρ i/ q e/
(mg/L) (mg/g) q e,cal/ K 1/ R q e,cal/ K 2/[g/(mg· R 2
2
–1
(mg/g) min (mg/g) min)]
10 8.2 8.1 0.3735 0.9902 8.3 0.1066 0.9973

准一阶动力学模型：

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q  t q e ( 1e  K 1 t ) （7） 图 8 UO 2 初始浓度对吸附性能的影响（a）和吸附等温线（b）
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准二阶动力学模型： Fig. 8 Effect of initial concentrations of UO 2 by adsorption
properties (a); Adsorption isotherms (b)
2
K qt
q  2e （8）
t
1 K q 2e 2 为了进一步明确吸附机理，采用 Freundlich 模
–1
式中：K 1 为准一阶吸附速率常数，min ；q t 为 t 时 型（式 9）和 Langmuir 模型（式 10）拟合吸附等温
刻吸附量，mg/g；q e 为平衡吸附量，mg/g；K 2 为准 数据 [25] 。
二阶吸附速率常数，g/(mg·min)。 q  kq  （9）
Lm e
e

从图 7b 和表 1 可知，准二阶动力学模型的线性 1 k 
Le
相关系数为 0.9973，该值大于准一阶动力学模型的 q  k  1/n F （10）
e
F e
2
R 。同时，由准一阶和准二阶动力学模型计算得到 式中：k L 是 Langmuir 常数，L/mg；q m 是最大吸附量，
的吸附量分别为 8.1 和 8.3 mg/g。其中，吸附铀酰离 mg/g；k F 是与去除率相关的常数，(mg/g)(L/mg) 1/ n F ；
子的准二阶模型的模拟值（8.3 mg/g）更接近于实验 n F 是与吸附程度相关的常数。
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值〔8.2 mg/g，由公式（6）计算得到〕。因此，可以 图 8b 是 Zn/Mn/PAA-2 吸附 UO 2 的等温线拟合
认为 Zn/Mn/PAA-2 对铀酰离子的吸附过程更符合准 图，相关拟合数据见表 2。从图 8b 及表 2 可知，
二阶动力学模型。这说明该吸附过程是一个化学吸附 Langmuir 模型的线性相关系数为 0.980，该值优于
过程，吸附驱动力是通过材料表面的羧酸基团与铀酰 Freundlich 模型（线性相关系数为 0.875）。同时，由
离子之间的络合作用实现 [24] 。 Langmuir 模型计算得到的最大吸附量q m （683.2 mg/g）
2.2.5 铀酰离子初始浓度对吸附性能的影响及吸附 更接近于实验值（599 mg/g）。这说明该吸附过程更
等温线 符合 Langmuir 模型，为化学吸附过程。不同吸附剂
在 25 ℃，溶液 pH=4.3，Zn/Mn/PAA-2 用量为 对铀酰离子的吸附性能比较见表 3。从表 3 可知，
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1 g/L，吸附时间为 2 h 的条件下，考察了 UO 2 初始浓 与其他已报道的 UO 2 吸附剂（包括金属有机框架材
度对 Zn/Mn/PAA-2 吸附性能的影响，结果如图 8a 所示。 料 MIL-125 和 NH 2 -MIL-125 [26] 、ZnS/AC 复合材料 [27] 、