Page 179 - 《精细化工》2023年第6期

第 6 期 程 昀，等: β-环糊精-纤维素基超交联微球吸附分离苯乙酮和 1-苯乙醇 ·1329·

动力也越大，有利于底物分子的吸附和扩散，从而
使吸附剂的有效活性位点被充分利用。对实验数据
分别采用 Langmuir 和 Freundlich 等温吸附模型进行
拟合 [27] 。
Langmuir 等温方程见式（6）：
q  K q  (1 K  ) （6）
e L m e L e
Freundlich 等温方程见式（7）：
q  K  1/n （7）
e F e

式中：q e 为平衡吸附量，mg/g；q m 为最大吸附量，
图 4 HCCM 对 AP 和 PE 的吸附动力学曲线 mg/g；  e 为达到吸附平衡时的底物质量浓度，mg/L；
Fig. 4 Adsorption kinetic curves of AP and PE by HCCM
K L 是 Langmuir 常数，L/mg；K F 是 Freundlich 常数，
为了进一步研究平衡吸附量和吸附时间之间的 (mg/g)·(mg/L) −1/n ；1/n 是与吸附强度有关的参数。
关系以及吸附速率的变化，采用准一级和准二级动
力学模型对实验数据进行拟合，以分析机理 [24-25] 。
准一级动力学方程见式（4）：
 q (1 e q kt 1 ) （4）
t e
准二级动力学方程见式（5）：
2
q  k q t /(1 k q t ) （5）
t 2e 2e
式中：t 为总吸附时间，min；q t 为 t 时刻对吸附质
的吸附量，mg/g；q e 为平衡时的吸附量，mg/g；k 1
−1
是准一级动力学方程的速率常数，min ；k 2 是准二
级动力学方程的速率常数，g/(mg·min)。
HCCM 的动力学拟合参数如表 2 所示。由表 2
2
可知，准二级动力学方程拟合得到的相关系数 R 更
接近 1，拟合出的对 AP 和 PE 理论吸附量为 293.1 和
139.6 mg/g，更接近实验值 291.7 和 138.2 mg/g，表
明吸附过程适合用准二级动力学来描述，主要是化
学吸附过程 [26] 。并且 AP 在 HCCM 上的吸附速率常
数 k 2 明显高于 PE，此结果与实验结果一致。

表 2 HCCM 的吸附动力学参数

Table 2 Adsorption kinetic parameters of HCCM
图 5 单组分（a）和双组分（b）溶液的等温吸附曲线
模型 参数 AP PE
Fig. 5 Isothermal adsorption curves of single component
k 1 /min –1 0.9902 0.2314 (a) and two component (b)
准一级动力学模型 q e /(mg/g) 279.6 126.9
2
R 1 0.9526 0.9309 25 ℃下，单组分等温吸附模型拟合参数见表
2
k 2/[g/(mg·min)] 0.0051 0.0022 3。通过对比表 3 中 2 种模型拟合所得到的 R 值发
准二级动力学模型 q e /(mg/g) 293.1 139.6
现，Freundlich 模型能更好地拟合实验数据，说明
2
R 2 0.9914 0.9630
AP 和 PE 在吸附剂 HCCM 表面上的吸附是不均匀
实验值 q e /(mg/g) 291.7 138.2
的，而由于 HCCM 中存在多种不同的吸附位点，例

2.2.2 等温吸附实验 如：糖单元上的羟基，环糊精的空腔，还有大量的
为了探究吸附过程中 HCCM 和 AP、PE 之间相 苯环单元，吸附剂对吸附质的作用必然是多样化且
互作用，进行单组分等温吸附实验，结果如图 5a 所 不均匀的，并且 Freundlich 模型中的 1/n 在 0~1 之
示。由图 5a 可知，在相同温度下，HCCM 对 2 种底 间时对吸附过程有利，本研究中 AP 的 1/n 为 0.395，
物的平衡吸附量（q e ）随着底物质量浓度的增加而 PE 的 1/n 为 0.310，因此，在当前条件下对吸附过程
增加，液相底物质量浓度越大，吸附过程的传质推 有利 [28] 。