Page 201 - 《精细化工》2023年第12期

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第 12 期 陆 艳，等: 铜渣铁基类沸石地质聚合物吸附 Pb 、Cu 、Zn 性能及机理 ·2743·
由于吸附剂的投加量增加使吸附活性位点增 将 F 3 O 4 @GM 不同投加量在不同吸附时间的吸
多 ，溶液 中金 属离子 总量 不变时 ，单 位质 量 附容量数据按照拟一级、拟二级动力学模型进行非
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F 3 O 4 @GM 吸附的 M 减少，吸附剂活性位点不饱和 线性拟合，拟合结果见图 3，吸附动力学参数见表 3。
度随之增加，导致平衡吸附容量显著降低。此外，
由于吸附剂投加量的增加还会导致吸附剂颗粒累
积，吸附扩散路径增加，从而降低吸附容量。所以，
选择吸附剂投加量为 0.10 g/L 测定 F 3 O 4 @GM 最大
吸附容量。
2.3 吸附动力学分析
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为探讨 F 3 O 4 @GM 对 M 的吸附行为，在 50 mL
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M 初始质量浓度 100 mg/L，Pb 、Cu 溶液初始
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pH=5，Zn 溶液初始 pH=6，F 3 O 4 @GM 投加量 0.10
和 1.00 g/L 条件下，考察了吸附容量随吸附时间的
变化，结果如图 3 所示。由图 3 可知，随着吸附时
间的增加，吸附容量先增加后达到平衡。吸附剂投
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加量为 1.00 g/L 条件下，Pb 在 10 min 内达到吸附
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平衡（图 3a），Cu 在 120 min 内达到吸附平衡（图
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3b），而 Zn 则需要 240 min 才能达到吸附平衡（图
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3c）。说明 F 3 O 4 @GM 对 Pb 吸附性能最佳，与前文
K d 计算结果一致。在吸附剂投加量为 0.10 g/L 条件
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下，M 均在 480 min 内达到吸附平衡。这是因为吸
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附剂投加量减少使吸附位点减少，M 对有限吸附位
点的竞争力变大，吸附速度减缓，达到吸附平衡的
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时间增加。F 3 O 4 @GM 对 M 的吸附可分为 3 个阶段：
第一阶段吸附前期，溶液中金属离子浓度较高，与
吸附剂表面金属离子浓度梯度较大，推动力较大，
吸附剂活性位点较多，金属离子分散均匀，在静电
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力作用下 M 迅速向吸附剂表面聚集发生反应，吸
附容量急剧增加；第二阶段吸附中期，吸附容量缓

慢增加，吸附剂外表面吸附位点基本被占据，M 2+ a—Pb ；b—Cu ；c—Zn
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扩散到介孔中被吸附，传质动力减小，吸附速率降 图 3 不同 F 3 O 4 @GM 投加量下对 3 种重金属离子吸附动
低；第三阶段为平衡阶段，吸附剂活性位点完全被 力学模型拟合曲线
Fig. 3 Fitting curves of adsorption kinetic models of three
占据，吸附达到平衡状态 [29] 。 heavy metal ions at different dosages F 3 O 4 @GM

表 3 不同 F 3 O 4 @GM 投加量下对 3 种重金属离子吸附动力学模型拟合参数
Table 3 Fitting parameters of adsorption kinetic models of three heavy metal ions at different dosages of F 3 O 4 @GM
拟一级动力学 拟二级动力学
吸附质 吸附剂投加量/(g/L) q e/(mg/g)
2
–1
q e,cal/(mg/g) k 1/min R 2 q e,cal/(mg/g) k 2/[g/(mg·min)] R
–4
0.1 434.25 409.26 0.13 0.95 428.25 4.4610 0.99
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Pb
1 100.00 99.72 0.54 0.99 100.30 2.7810 0.99
–2
–4
0.1 428.90 400.69 0.17 0.95 417.60 6.0010 0.97
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Cu
–3
1 70.05 64.14 0.21 0.93 66.39 5.3610 0.97
–3
0.1 112.00 105.66 0.10 0.94 111.13 1.2910 0.99
2+
Zn
–3
1 63.90 59.37 0.13 0.93 62.24 3.0910 0.98
注：q e 为实验实际测定平衡吸附容量；q e,cal 为根据动力学模型计算出的理论吸附容量。