Page 188 - 《精细化工》2023年第1期

·180· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

等表征分析可知，WAC 具有较高的比表面积且材料
表面富含含氧官能团。因此，本文进一步探讨了
WAC 对亚甲基蓝废水的吸附净化特性，研究了其对
模拟废水中亚甲基蓝染料分子的吸附动力学、吸附
等温线和吸附热力学性质。
2.2.1 pH 对吸附性能影响
溶液 pH 对吸附法去除的水体污染物和吸附剂
表面性质有重要影响。WAC 在不同 pH（用 0.1 mol/L
盐酸和 0.1 mol/L 氢氧化钠溶液调节）下对亚甲基蓝

的吸附性能如图 5 所示。
图 3 WAC 的 XPS 全谱（a）、C 1s（b）和 O 1s（c）谱图

Fig. 3 XPS spectra (a), C 1s (b) and O 1s (c) spectra of
WAC

表 1 XPS 测试 WAC 表面原子组成
Table 1 Surface atomic compositions of WAC measured
by XPS
元素 C O Si S N
质量分数/% 57.97 26.86 7.06 2.74 5.37

C 1s 可以分峰拟合为 5 个峰，283.9、284.8、
286.0、287.3 和 288.4 eV 处峰分别对应 C==C、C—C、

C—O、C==O 和—COOH 的结合能。O 1s 的 XPS 谱 注：亚甲基蓝质量浓度为 100 mg/L、溶液体积为 50 mL、吸附
图如图 3c 所示。图 3c 中，530.0、531.9 和 533.2 eV 剂用量为 20 mg、吸附温度为 30 ℃、吸附时间为 2 h。
图 5 溶液 pH 对 WAC 吸附亚甲基蓝的影响
处峰分别对应 C==O、C—OH/C—O—C 和—COOH
Fig. 5 Effect of pH on adsorption of methylene blue onto
的结合能，535.2 eV 归属于 WAC 表面氧化物。XPS WAC
分析表明，WAC 含有丰富的含氧官能团。
由图 5 可知，WAC 在中性条件下对亚甲基蓝的
2.1.4 SEM 分析
吸附能力最佳，吸附量最大；pH 较低时，吸附量显
WAC 的 SEM 图如图 4 所示。由图 4 可以看出，
著降低，碱性条件下吸附量同样减少，但降幅低于
WAC 为不规则的颗粒状，表面明显粗糙且凹凸不
+
酸性条件。当溶液的 pH 较低时，溶液中的 H 优先
平，粒径可达 100 μm 以上，较大的粒度有利于应用
占据活性炭表面的吸附活性位点 [12] ，WAC 对亚甲基
过程中的固液分离。 蓝吸附量明显下降；在碱性条件下，则对溶液中亚

甲基蓝的吸附量无显著影响。因此，有关 WAC 吸
附亚甲基蓝的动力学和热力学分析均在中性溶液条
件下进行。
2.2.2 吸附动力学
吸附动力学作为判断活性炭吸附性能的重要指
标，对 WAC 吸附亚甲基蓝进行动力学研究有助于
了解 WAC 的吸附效率和吸附性能。采用准一级动
力学方程、准二级动力学方程、液膜扩散模型和颗

图 4 WAC 的 SEM 图 粒内扩散模型对亚甲基蓝吸附过程进行拟合分析。
Fig. 4 SEM image of WAC 式（2）、（3）、（4）和（5）分别为准一级动力学方

2.2 WAC 对亚甲基蓝的吸附特性 程、准二级动力学方程、液膜扩散模型和颗粒内扩
以亚甲基蓝为典型染料污染物的工业废水具有 散模型方程：
ln(q  q )  ln q  k t （2）
水量大、成分复杂、污染物浓度高、色度深等特点， e t e 1
t 1 t
不仅具有一定的抗氧化、难以生物降解特点，还具   （3）
有毒性，有致癌、致畸和致突变的危害，已成为水 q t kq 2 q e
2e
体中的重要污染源。活性炭是一种性能优良的吸附  q  t
ln 1     kt （4）
fd
材料。根据以上对制备产物的 XRD、FTIR 和 XPS  q e 