吸附等温式在重金属吸附性能研究中的应用_相波
树脂静态吸附曲线与吸附等温线的关系
树脂静态吸附曲线与吸附等温线的关系引言树脂静态吸附曲线与吸附等温线是在树脂吸附研究中常用的两种曲线，它们反映了树脂对溶质吸附性能的不同方面，对于了解树脂吸附性能具有重要的意义。
本文将首先介绍树脂静态吸附曲线和吸附等温线的概念和特性，然后探讨它们之间的关系，最后对树脂吸附研究的应用进行展望。
一、树脂静态吸附曲线树脂静态吸附曲线是指树脂在一定条件下对溶质吸附量随时间的变化曲线。
通常情况下，树脂的静态吸附曲线呈现出“S”型曲线，即一开始吸附速度较快，然后吸附速度逐渐减慢，最终趋于稳定。
这种“S”型曲线反映了树脂吸附过程中的动力学特性，可以通过拟合动力学模型来研究树脂吸附的机理。
树脂静态吸附曲线的形状受到影响的因素较多，包括树脂的性质、溶质的性质、溶质浓度、温度、pH值等。
不同的树脂和溶质对应着不同的吸附曲线，这也反映了树脂对不同溶质的选择性。
因此，树脂静态吸附曲线可以对树脂的吸附性能进行初步的判断和比较。
二、吸附等温线吸附等温线是指在一定温度下，树脂对溶质吸附量与溶液中溶质浓度的关系曲线。
通常情况下，吸附等温线可以分为几种经典类型，包括Langmuir等温线、Freundlich等温线、Temkin等温线等。
这些等温线反映了树脂吸附过程中的平衡状况，可以通过拟合等温线模型来研究树脂吸附的平衡机理。
不同的吸附等温线对应着不同的吸附机理。
Langmuir等温线适用于单层吸附，表明溶质在树脂表面形成了均匀的单分子层；Freundlich等温线适用于多层吸附，表明溶质在树脂孔隙中形成了不均匀的多层吸附。
通过研究吸附等温线的形状和参数，可以对树脂吸附的平衡特性进行深入的分析和理解。
三、树脂静态吸附曲线与吸附等温线的关系树脂静态吸附曲线和吸附等温线反映了树脂对溶质吸附的动力学和平衡特性，它们之间存在着密切的联系。
一方面，树脂静态吸附曲线的形状和动力学参数受到吸附等温线的影响。
不同的吸附等温线对应着不同的吸附机理，从而影响了树脂静态吸附曲线的形状和动力学特性。
土壤吸附实验
综合实验：土壤对重金属的吸附性质土壤中的重金属污染主要来自于工业废水、农药、污泥和大气降尘等。
过量的重金属可引起植物的生理功能紊乱、营养失调。
由于重金属不能被土壤中的微生物所降解，因此可在土壤中不断地积累，并为植物所富集并通过食物链危害人体健康。
重金属在土壤中的迁移转化主要包括吸附作用、配合作用、沉淀溶解作用和氧化还原作用，其中又以吸附作用最为重要。
铜是植物生长所必不可少的微量营养元素，但含量过多也会造成植物中毒。
土壤的铜污染主要是来自于铜矿开采和冶炼过程。
进入到土壤中的铜会被土壤中的粘土矿物微粒和有机质所吸附，这种吸附能力的大小将影响着铜在土壤中的迁移转化。
因此，研究土壤对铜的吸附作用对于正确评价土壤中铜的环境生态效应具有重要意义。
一、实验目的1.了解土壤对铜吸附作用的机理及影响因素。
2.学会建立吸附等温线的方法。
二、实验原理不同土壤对铜的吸附能力不同，在不同的条件下同一种土壤对铜的吸附能力也有很大差别。
而对吸附影响比较大的两种因素是土壤的组成和pH值。
为此，本实验通过向土壤中添加一定数量的腐殖质和调节待吸附铜溶液的pH值，分别测定上述两种因素对土壤吸附铜的影响。
土壤对铜的吸附可采用Freundlich吸附等温式来描述。
即：nQ/1KC式中：Q—土壤对铜的吸附量（mg/g）；C—吸附达平衡时溶液中铜的浓度（mg/L）；K，n—经验常数，其数值与离子种类、吸附剂性质及温度等有关。
将Freundlich 吸附等温式两边取对数，可得：C nK Q lg 1lg lg += 以Q lg 对C lg 作图可求得常数K 和n ，将K ，n 代入Freundlich 吸附等温式，便可确定该条件下的Freundlich 吸附等温式方程，由此可确定吸附量Q 和平衡浓度C 之间的函数关系。
三、仪器和试剂1.仪器（1）原子吸收分光光度计。
（2）恒温振荡器。
（3）离心机。
（4）酸度计。
（5）复合pH 玻璃电极。
（6）容量瓶：50mL ，250mL ，500mL 。
料姜石对水中重金属Pb的吸附性研究1
料姜石对水中重金属 Pb的吸附性研究1摘要：为探讨料姜石对水中重金属Pb的吸附效果，本文研究了不同料姜石用量、不同时间及不同温度下料姜石对重金属Pb的吸附效果。
研究表明，料姜石用量越多，吸附效果越明显，当料姜石用量为10g时，吸附基本达到饱和状态；同时，吸附时间越长，吸附效率越高；然而，当温度越高时，吸附效率明显下降。
关键字：料姜石；Pb；吸附率1 前言土壤是人类赖以生存的重要资源。
近年来，因受化工、采矿、冶炼等工业“三废”、城市交通、污水灌溉、含重金属化肥、农药等的大量施用的影响，土壤重金属污染日益严重[1]。
污染类型以无机物机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物超标点位数占全部超标点位数的82.8%[2]。
Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni 8种无机污染物点位超标率为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%[1, 3]。
土壤重金属污染日益严重，不仅影响土壤肥力，导致农作物产量和品质下降，同时严重影响环境质量和经济的可持续发展，威胁人们的食品安全。
因此，土壤重金属污染修复迫在眉睫。
黏土矿物是土壤胶体的重要组成部分，在修复重金属污染环境中发挥重要的作用，通常该类矿物稳定性高、分散悬浮性良好、比表面积与离子交换量大，具有较强的极性及吸附性，主要通过层间交换性离子与金属离子之间的交换、专性吸附和同晶置换等途径固定重金属，降低土壤中重金属的活性，减少重金属在环境介质或作物中的迁移，从而达到重金属污染土壤的原位化学修复[4]。
我国黏土矿物资源十分丰富，种类繁多，且具有价格低廉、修复效果好，对环境无二次污染等特点，被广泛用于土壤的修复治理中[5,6]。
目前常用的黏土矿物主要有高岭石、蒙脱石、沸石、海泡石、凹凸棒石、膨润土等。
Kumpiene等[7]研究采用斑脱土（含有99%的蒙脱石）来修复As污染土壤，结果表明，添加10%的斑脱土能够使土壤中As的淋溶量减少50%。
水环境中颗粒物的吸附作用及特点
水环境中颗粒物的吸附作用及特点(1)概述吸附作用在环境中是一个十分普遍的现象。
对水体而言，吸附作用对水中物质的迁移、反应、降解、积累以及生物对物质的有效利用等均极为重要。
例如，一些元素进入海洋的数量本来是很大的，但研究表明极大部分并没有留在海水中，而是转移到海底沉积物中。
这个现象实质上主要就是吸附作用的结果，主要是因为天然水体中含有大量的胶体状颗粒物质，它们的比表面积很大，而且表面常带有电荷，具有很强的表面活性，对金属离子和其他物质会产生良好的吸附作用。
krauskopf曾仿照天然过程采用类似海水中的胶体悬浮体水合氧化铁、水合氧化锰等和一些有机物质作为吸附剂进行了实验，实验结果证实海水中元素含量很低的原因主要是吸附作用所致。
①不同的吸附剂对不同的金属有不同的吸附力；②zn、cu、pb 等金属的吸附作用很强烈，而ag、cr等则相对较弱；③增加吸附剂或改变金属离子的浓度可以改变吸附率（括号中数字）；④总体看，水合氧化锰是最好的吸附剂。
（2）吸附等温式吸附是指一容夜中的溶质在界面层浓度升高的现象。
水体中颗粒物对溶质的吸附是一个动态平衡过程．定固定的温度条件下，当吸附达到平衡时，颗粒物表面上的吸附量（g）与溶液中溶质平衡浓度（c）之间的关系，可用吸附等温线来表达。
水体中常见的吸附等温线有三类：henry型freundlich型、langmuir型，简称为h型、f型、l型。
h型等温线为直线型，其等温式为：g=kc式中k——分配系数。
等温式表明，溶质以固定的比例在吸附剂和溶液之间分配。
h型等温式为：g＝kc1/n式中k、n——特性常数。
若两侧取对数，则有：1gg=1gk+1/nlgc。
以igg对1gc作图可得一直线。
lgk为截距，因此，r值是c=1的吸附量，它可以大致表示吸附能力的强弱。
1/n为斜率，它表示吸附量随浓度增长的强度哀鉴里线不能给出饱和吸附量。
使用该公式时应注意该公式只适用于浓度不大不小的溶液。
朗缪尔吸附等温式 原子吸附
朗缪尔吸附等温式在原子吸附中的应用引言朗缪尔吸附等温式是描述气体分子在固体表面单层吸附过程的重要理论，它由美国化学家欧文·朗缪尔于1916年提出。
这一理论对于理解各种物理、化学现象，特别是催化反应过程中气体与催化剂表面的相互作用具有重要价值。
一、朗缪尔吸附等温式的原理和公式朗缪尔吸附等温式的基本假设包括：1. 固体表面是均匀的。
2. 吸附是单分子层的吸附，即每个吸附位点只能吸附一个气体分子。
3. 被吸附的分子之间没有相互作用。
4. 气体分子与固体表面之间的相互作用力被认为是恒定的。
5. 吸附和脱附过程是快速达到平衡的。
基于这些假设，朗缪尔提出了如下吸附等温式：Г = (Гs * β * C) / (1 + β * C)其中，- Г 表示吸附量（单位面积上的吸附分子数）；- Гs 是最大吸附量（饱和吸附量），即单层完全覆盖时的吸附量；- β 是吸附常数，反映固体表面吸附能力的大小；- C 是气相中溶质的浓度。
二、朗缪尔吸附等温式在原子吸附中的应用原子吸附通常是指原子形态的气体分子被固体表面吸附的过程。
这种吸附现象广泛存在于各种科学领域，如表面科学、催化、环境科学等。
1. 催化剂研究：在催化反应中，活性中心通常是催化剂表面的特定位置。
通过实验测量并利用朗缪尔吸附等温式拟合数据，可以确定催化剂表面的活性位点数量和它们对反应物的亲和性。
2. 材料表征：朗缪尔吸附等温式可用于分析材料表面的性质，如粗糙度、孔隙率等。
通过对不同压力下的吸附数据进行拟合，可以获得关于材料表面特性的信息。
3. 环境监测：大气中的有害物质，如重金属离子或有机污染物，可以通过土壤或颗粒物的表面吸附而富集。
了解这些吸附过程有助于评估环境风险和制定治理策略。
三、结论朗缪尔吸附等温式提供了一个简洁且实用的工具，用于理解和预测气体分子在固体表面的吸附行为。
尽管该模型基于一些简化假设，但它在原子吸附领域的广泛应用证明了其有效性。
随着科学技术的进步，我们期待更多关于原子吸附过程的深入研究，这将有助于推动相关领域的理论发展和实际应用。
胞外聚合物的提取及其吸附性能
ｓｔｕｄｉｅｄ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｗｉｔｈ ｎｏ ｄａｍａｇｅ ｔｏ ｃｅｌｌ
研究了活性污泥和好氧颗粒污
泥中 ＥＰＳ 对 Ｚｎ( ＩＩ) 的生物吸附ꎬ结果表明其吸附
均符合拟二级动力学方程和 Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ 等温线ꎬ
但活性污泥的 ＥＰＳ 与 Ｚｎ ( ＩＩ) 的结合能力更强.
Ｍｎ
２＋
在细胞的生命活动中起重要作用ꎬ可以作为
金属蛋白存在ꎬ锰的危害不受关注ꎬ随冶金、炼钢
和化工行业的发展ꎬ含锰废水的产量也不断增加ꎬ
外界环境变化的影响 [４] ꎬ只有采用特定的方法才
为核酸、脂类和其他物质. ＥＰＳ 可以分为溶解态
细胞损伤导致细胞破碎ꎬ因此ꎬ选择合适的提取方
用
[１]
( ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅꎬＰＳ) 为主ꎬ约占 ７０％ ~ ８０％ ꎬ其余
ＥＰＳ( ｓｏｌｕｂｌｅ ＥＰＳꎬＳ － ＥＰＳ) 和结合型 ＥＰＳꎬ其中结
作 [１９] 流程如下.
１) 超声法:将剩余底泥重新悬浮后用超声波
发生器在 １３０ Ｗ 下超声 １０ ｍｉｎꎻ
２) 加热法:将剩余底泥重新悬浮后在 ６０ ℃
下水浴加热 ３０ ｍｉｎꎻ
３) 甲醛 ＋ ＮａＯＨ 法:向重新悬浮后的底泥中
加入适量的 ３６ ５％ 甲醛溶液ꎬ并在 ４ ℃ 下震荡 １ ｈ
后ꎬ再加入 １ ｍｏｌ / Ｌ 的 ＮａＯＨ 溶液震荡 ３ ｈꎻ
《磁性氧化石墨烯复合材料的制备及其吸附性能的研究》
《磁性氧化石墨烯复合材料的制备及其吸附性能的研究》篇一一、引言随着工业的快速发展和人类生活水平的提高，水体污染问题日益严重，其中重金属离子污染已成为全球关注的焦点。
磁性氧化石墨烯复合材料作为一种新型的吸附材料，因其具有高比表面积、良好的磁响应性和优异的吸附性能，在重金属离子污染治理方面展现出巨大的应用潜力。
本文旨在研究磁性氧化石墨烯复合材料的制备方法及其对重金属离子的吸附性能。
二、磁性氧化石墨烯复合材料的制备1. 材料与试剂制备磁性氧化石墨烯复合材料所需的主要材料包括石墨烯、磁性纳米粒子（如四氧化三铁）以及其他添加剂。
所有试剂均需为分析纯，并严格按照实验要求进行预处理。
2. 制备方法（1）首先，对石墨烯进行氧化处理，以提高其亲水性和反应活性。
（2）然后，通过化学或物理方法将磁性纳米粒子与氧化石墨烯进行复合。
具体方法包括共沉淀法、溶胶凝胶法等。
（3）最后，对制备的磁性氧化石墨烯复合材料进行洗涤、干燥等后处理，以获得纯净的样品。
三、磁性氧化石墨烯复合材料的表征为了了解磁性氧化石墨烯复合材料的结构和性能，我们采用了多种表征手段，包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等。
结果表明，制备的磁性氧化石墨烯复合材料具有较高的比表面积、良好的磁响应性和优异的结构稳定性。
四、磁性氧化石墨烯复合材料对重金属离子的吸附性能研究1. 实验方法采用批量吸附实验法，将不同浓度的重金属离子溶液与磁性氧化石墨烯复合材料进行接触，测定吸附前后溶液中重金属离子浓度的变化，从而评价其吸附性能。
2. 实验结果与分析（1）吸附等温线：在一定的温度下，随着重金属离子初始浓度的增加，磁性氧化石墨烯复合材料的吸附量也相应增加。
当浓度达到一定值时，吸附量趋于饱和。
（2）吸附动力学：在一定的浓度下，磁性氧化石墨烯复合材料对重金属离子的吸附过程符合准二级动力学模型，表明其吸附过程主要受化学吸附控制。
溶解性有机质对重金属在土壤中吸附和迁移的影响
溶解性有机质对重金属在土壤中吸附和迁移的影响李小孟;孟庆俊;高波;冯启言;张英杰【摘要】溶解性有机质（ DOM)是土壤中最具有活性的组分，可以与重金属发生吸附、解吸、络合等一系列作用，对重金属的迁移转化、生物有效性等产生一系列重要影响。
通过实验研究溶解性有机质对重金属吸附和迁移的影响。
吸附实验表明，重金属Cu、Pb、Cr、Cd在土壤中吸附能力是不同的，土壤对重金属吸附能力的大小顺序为Pb> Cu > Cr > Cd。
土柱实验表明，重金属Cu、Pb、Cd、Cr在土壤中的迁移规律相似，均为前期淋出液重金属含量较低，后期随时间的增大而增大，当达到吸附饱和后浓度趋于稳定。
但不同重金属迁移速率各不相同，这与吸附实验结果相符。
溶解性有机质的存在对重金属迁移的影响主要体现在迁移速率上，其穿透时间比去除有机质的情况短，有机质的存在有利于重金属离子向下迁移，但当达到饱和后对重金属迁移浓度影响不显著。
%Dissolved organic matter ( DOM) was the most active component in soil. DOM in soil may conduct a seriesof important influences on the bioavailability of heavy metals through the reaction as adsorption, desorption and complexation. The effect of dissolved organic matter on the adsorption and migration of heavy metals Cu, Pb, Cd, Cr have been determined by the soil column experiment. The adsorption experiments shows that the adsorption capacity of heavy metals Cu, Pb, Cr, Cd in soil are different, and the range of the soil adsorption capacity is Pb>Cu>Cr>Cd. By comparing the presence of DOM of isothermal adsorption experiments, it is found that DOM has inhibition on adsorption of soil to heavy metals. The soil column experiment results shows that the heavy metal Cu, Pb, Cd, Cr has the same migration patternsin soil, which all previous leaching liquid low heavy metal content, and then increases with time, the stable after reaching the adsorption saturation concentration. But migration rates-for different heavy metal are different. At the presence of DOM, to the migration rate of heavy metal is increased, and the penetration time become shorter. While, when saturated, the effect is not significant.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)034【总页数】6页(P314-319)【关键词】溶解性有机质;土壤;重金属;吸附;迁移【作者】李小孟;孟庆俊;高波;冯启言;张英杰【作者单位】中国矿业大学环境与测绘学院，徐州221116;中国矿业大学环境与测绘学院，徐州221116;中国矿业大学环境与测绘学院，徐州221116;中国矿业大学环境与测绘学院，徐州221116;中国矿业大学环境与测绘学院，徐州221116【正文语种】中文【中图分类】X511随着社会的发展，工农业生产水平的提高，产生了大量的工业废弃物，造成了工业污染，其中最严重的污染之一就是重金属污染。
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吸附等温式在重金属吸附性能研究中的应用相 波,李义久(同济大学化学系,上海200092) 摘 要:研究氨基淀粉(CAS )、二硫代氨基改性淀粉(DTCS )、壳聚糖(CTS )、二硫代氨基改性壳聚糖(DTC 2CTS )4种吸附剂对铜、铅、锌3种重金属离子的吸附性能,应用吸附等温式考察4种吸附剂对重金属的吸附选择性。
结果表明,对于4种吸附剂,Langmuir 2Freundlich 等温式的计算结果与试验结果可以较好地吻合,与单因素Langmuir 等温式的计算结果联合,可以预计多组分体系的吸附选择性,从而在实际工艺中可以大大节省试验步骤。
关键词:冶金技术;吸附;重金属;吸附等温式;选择性中图分类号:TF80413;TQ028115;X703 文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2007)01-0077-04收稿日期:2005-07-15基金项目:国家自然科学基金资助项目(20577034)作者简介:相 波(1975-),女,上海市人,讲师,博士,主要从事环境科学和高分子化学等方面的研究。
吸附是指原子、离子、分子被具细小的颗粒状固体、孔材料或者凝胶物质吸收,发生在几何外表面或带有孔、缝隙结构的内表面。
因此所以具有较大活性表面积的物质都是很好的吸附剂。
在多数情况下,吸附都被看作是分子或原子在固体表面的单层吸附。
即使是多层吸附,每一层也被看作单层模型,很少研究超过10层的吸附。
在吸附过程,当溶液中存在两种或两种以上的分子时,有一种分子有可能易于吸附,即存在吸附选择性。
在达到吸附平衡时,吸附质在液相或气相中的浓度与其在固相中的吸附量适于用吸附等温式描述。
对于气相吸附多种模型理论已经建立,其中一些模型也被成功地用于极稀溶液的液态吸附中。
对于溶液中重金属的吸附,最常用的模型为Langmuir 和Freundlich 等温式。
1 液相吸附等温式模型111 单组分体系11111 Langmuir 等温式[1]。
Langmuir 等温式理论最基本的假设是:(1)吸附位点是一定的,每个吸附位能量相同,并且每个吸附位仅吸附一个分子;(2)被吸附的物质之间不存在反应;(3)吸附发生在单分子表面层。
Langmuir 等温式可以用式(1)表示,其中:C 是液相中溶质浓度;q 是单位质量吸附剂上吸附质的质量;a 是Langmuir 常数(与吸附热有关);b是温度的函数。
q =a ・C/(1+b ・C )(1)很多情况下,等温吸附不能用Langmuir 等温式描述,这是因为:(1)各个吸附位点的能量不完全相同;(2)有可能存在吸附质在表面的反应。
11112 Freundlich 等温式[2]。
Freundlich 等温式可以表示为式(2),其中,K 和n (n <1)是一定温度下的常数。
这个公式考虑了不均匀表面的情况,尤其是在适中浓度时,能够很好的符合,在液相吸附中常应用Freundlich 等温式,但仍存在一些问题:(1)低浓度时无法表现良好的线性关系(根据Henry 定律);(2)过高浓度时不能预知表面的最大吸附量。
Freundlich 等温式被看作经验式,但是如果对Lang 2muir 等温式吸附能量进行全范围的积分,可以得到Freundlich 等温式。
按照这一推导,可以认为吸附位点是呈指数分布的。
q =K ・C n(2)在吸附质浓度适中时,Freundlich 和Langmuir 吸附等温式是相符的。
虽然Langmuir 和Freundlich 吸附等温式得到了广泛应用,但严格来说它们只是描述气-固吸附规律的经验公式,而且这两个方程都是在某些特定的假设条件下建立的。
由于液-固吸附远比气-固吸附复杂,所以这些方程只能作为数据处理的一种方法,而不能完全解释复杂体系中吸附反应的机理。
Harter 等[3]认为,Langmuir 方程中参数的大小只能用于不同吸附剂之间的对比,而不能解释反应的机理和结合键的强度。
也有研究认为,符合Langmuir 等温式的吸附数据可分段用Freundlich 等温式来描述。
第59卷 第1期2007年2月 有 色 金 属Nonferrous Metals Vol 159,No 11 February 200711113 Langmuir2Freundlich(或Slips)吸附模型。
Langmuir2Freundlich吸附等温式(或者Slips吸附等温式)最先是由Slips针对气相吸附提出的,形式为式(3)。
q=a・C n/(1+b・C n)(3)可以看出,这一公式是Langmuir和Freundlich 等温式热力学上的合并。
尽管在低浓度时,根据这一公式吸附并不呈线性关系,但是在高浓度它能预知表面的饱和吸附量(弥补了Freundlich等温式的不足)。
此外,在适当浓度,通过幂函数,它考虑了表面不均匀性(弥补了Langmuir等温式假设的局限性)。
112 多组分体系在实际吸附体系中,往往存在多种吸附质,在研究中,通过应用单组分吸附模型,得到了多组分体系的吸附模型。
在液相吸附中,应用最多的多组分吸附模型有下面几个。
11211 扩展的Langmuir等温式。
扩展的Lang2 muir等温式[2]认为,每一种溶质都遵守Langmuir 等温式,并在每一个组分平衡参数上的基础上,预知每一组分与其他组分的竞争吸附,数学表达式为式(4)。
其中,a i和b j分别来在不同单组分的Lang2 muir等温式。
这一模型的问题在于,当不同吸附质的饱和吸附量(a i/b j)差别较大时,就会与G ibbs关系式产生矛盾,因此导致热力学上的不一致。
q i=a i・C i/(1+∑b j・C j)(j=1～N)(4) 11212 扩展的Freundlich等温式。
第一个扩展的Freundlich等温式是由Fritzh和Schlunder提出的,其经验式为式(5),其中:Q1和C1分别是溶质1在固相和液相的浓度;C2是溶质2在液相的浓度;K1和n1是在单组分溶质1体系中的Freundlich等温式参数;β11,α11和β21是对二进位参数进行最小二乘法分析得到的参数。
Q1=K1・C1n1+β11/(C1β11+α12・C2β21)(5) 11213 Langmuir2Freundlich等温式。
与前述单分子模型相同,与两参数模式相比,三参数的Lang2 muir2Freundlich方程式更适合预知实验数据。
可以将这一模型表述为式(6),其中a i,b i和n i是相应单组分体系的参数。
q i=a i・C i n i/(1+∑b j・C j n j)(j=1～N)(6)已有的研究表明,在实际应用中,较多的是使用上述各种单因素等温吸附模型,对于双组分或多组分体系的研究,使用等温吸附模型的较少。
为此,尝试用多组分等温吸附模型研究重金属的吸附性能,并选择适合重金属水溶液体系的吸附等温式类型。
2 实验方法211 试剂和仪器试验所用玉米淀粉为食品级,壳聚糖为工业级,其他试剂均为分析纯。
用Hitachi Z5000型原子吸收分光光度计(AAS)分析重金属浓度,吸附试验所用搅拌器为8522恒温磁力搅拌器。
212 溶液的配制重金属离子标准溶液的配制:Pb2+,1000mg・L-1(010048mol・L-1);Cu2+,1000mg・L-1(010157 mol・L-1);Zn2+,1000mg・L-1(010154mol・L-1)。
根据需要,进行不同倍数的稀释,用稀硝酸和氢氧化钠调节溶液至所需p H值。
213 吸附重金属试验21311 吸附重金属的操作方法。
于25℃,吸取25mL不同浓度的重金属标准溶液于锥形瓶中,用NaOH和HNO3稀溶液调节溶液p H值,再称取一定量干燥的吸附剂于锥形瓶中,在电磁振荡器上振荡2h(搅拌速度为400r/min),静置3h后,过滤上清液,用AAS检测残留金属离子浓度。
21312 重金属浓度分析。
将经螯合沉淀工艺处理过的废水静置一段时间,用定量滤纸过滤后,用原子吸收分光光度计测定清液中各种重金属离子浓度。
214 捕集剂的制备根据文献[4]制备氨基淀粉(TETAS)和二硫代氨基改性淀粉(D TCS),根据文献[5]合成二硫代氨基改性壳聚糖(D TC2CTS)。
并且前期研究表明, TETAS,D TCS,CTS以及D TC2CTS对重金属的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程[5-6]。
3 试验结果与讨论311 pH适应性TETAS,D TCS,CTS,D TC2CTS在吸附水溶液中重金属时,都表现出一定的p H适应范围。
在溶液初始铜浓度为015mmol・L-1时,以溶液p H值为横坐标,分配比D的对数为纵坐标(D=Q e/C e,Q e 和C e分别为吸附平衡时的吸附量和重金属离子浓度),结果如图1所示。
从图1可以看出,改性淀粉吸附铜的效果比相应的改性壳聚糖的效果好,吸附量大。
这是因为改性淀粉的每个结构单元所连接的氨基更多,壳聚糖每个结构单元最多只连接一个氨基,且壳聚糖在水中的溶胀性低于改性淀粉。
与带有氨基的吸附剂相87有 色 金 属 第59卷比,带有D TC 基团的D TCS 和D TC 2CTS 表现出更好的p H 稳定性。
带有氨基的TETAS 与CTS 相比,具有更好的p H 稳定性,这可能是因为前者具有紧密的交联结构。
图1 pH 对吸附铜的分配比的影响Fig 11 E ffect of p H on distribution ratio ofcopper by studied adsorbents312 吸附剂对Cu2+,Pb2+,Z n2+的吸附选择性31211 单组分体系吸附容量比较。
已有的实验结果表明,所研究的4种吸附剂对重金属的吸附均符合Langmuir 等温式。
由相应的等温式计算,确定4种吸附剂对重金属离子(Cu 2+,Pb 2+,Zn 2+)的饱和吸附量Qm ,计算结果如图2所示。
图2 四种吸附剂饱和吸附量比例关系Fig 12 Relationship between adsorbents andadsorption capacityp H :DTCS =510;TETAS =610;CTS =715;DTC 2CTS =610根据图2的对比结果可以看出,4种吸附剂对重金属具有吸附选择性。
(1)带有D TC 基团的D TCS 和D TC 2CTS 对三种金属的选择性低,由langmuir 吸附等温式计算得到的饱和吸附量Q m 的差别较小,按照Cu >Pb >Zn 的顺序递减。
(2)CTS 对三种金属的Q m 按照Cu >Pb >Zn 的顺序递减,而TETAS 则按照Cu >Zn >Pb 的顺序递减,这可能是由于TETAS 中的基团主要是氨基,羟基较少,但是在CTS 中羟基较多,氨基N 和羟基O 共同螯合金属离子,增加了与铅的结合力,所以对铅的吸附量增加。