Page 190 - 《精细化工》2023年第1期

·182· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

吸附过程的主控步骤。图 6e 为颗粒内扩散模型拟合 Langmuir 模型在不同温度下分离系数（R L ）的数值
曲线。在 0~30 min（第一阶段）和 30~100 min（第 范围在 0~1 之间，说明该吸附在实验条件下的吸附
二阶段）的时间范围内颗粒内扩散模型拟合出两条 过程是一个可逆的吸附过程 [15] 。
线性曲线。第一阶段为膜扩散过程，较高的 k id1 表
明溶液中的亚甲基蓝可快速扩散到 WAC 表面层；
第二阶段为颗粒内扩散过程，k id2 显著变小，显然此
过程为控速步骤，两阶段拟合曲线均不通过坐标原
点，说明颗粒内扩散不是唯一的控速步骤，还存在其
他控速因素 [14] 。
2.2.3 吸附等温线
通过等温吸附实验，探究 WAC 在不同温度下
对 不同初 始浓 度亚甲 基蓝 的吸附 特性 。采 用
Langmuir 等温式〔式（6）、（7）〕、Freundlich 等温
式〔式（8）〕和 Temkin 等温式〔式（9）〕进行拟合。
qK ρ
q  m L e （6）
e

1 K ρ
Le
1
R  （7）
L
1 K 

L0
1
q  K ρ n （8）
e F e
RT RT
q  e ln K  T ln ρ （9）
e
b b
式中：q m 为最大吸附量，mg/g；q e 为平衡吸附量，
mg/g；ρ 0 为亚甲基蓝溶液的初始质量浓度，mg/L；
ρ e 为亚甲基蓝溶液吸附平衡时的质量浓度，mg/L；
R L 是分离系数；K L 为 Langmuir 吸附常数，L/mg；
1/n
K F 为 Freundlich 吸附常数，(mg/g)·(L/mg) ；K T 为
Temkin 吸附常数，L/g；n 为吸附指数；b 是 Temkin
常数，J/mol；R 是理想气体常数，8.314 J/(mol·K)；
T 是绝对温度，K。
不 同温度下 WAC 对 亚 甲基蓝 的吸 附可用
Langmuir、Freundlich 和 Temkin 模型进行模拟。拟
合图及相关拟合参数如图 7、表 3、4 所示。
由图 7a 可得，相同温度下，随着水溶液中亚甲
基蓝浓度的增加，平衡吸附量先增加后趋于平缓。
原因是溶液和活性炭表面之间亚甲基蓝的浓度梯度
和传质驱动力使高亚甲基蓝浓度下平衡吸附量更
高。相同的亚甲基蓝浓度下，较高温度下的亚甲基
蓝吸附容量更大，表明亚甲基蓝在活性炭上的吸附
是吸热和自发的。初始阶段的快速吸附可能是由于

未覆盖的表面积和活性炭上剩余的活性位点较多。
由图 7b~d 和表 3~4 可知，在不同温度下，Langmuir 图 7 不同温度下初始浓度对 WAC 吸附亚甲基蓝的影响
2
模型的相关系数（R ）均大于 Freundlich 和 Temkin （a）及 Langmuir（b）、Freundlich（c）和 Temkin
模型的相关系数。因此，该吸附过程更符合 Langmuir （d）模型拟合曲线
Fig. 7 Effect of initial concentration on adsorption of
吸附模型描述，WAC 吸附亚甲基蓝为单分子层吸 methylene blue by WAC (a), and fitting curves of
附。由式（6）计算可知，323 K 下，WAC 对亚甲 Langmuir (b), Freundlich (c) and Temkin model (d)
基蓝的最大吸附量为 559 mg/g。由表 3 可知， of methylene blue adsorption on WAC at different
temperatures