图3-8 t-qt曲线
Table3-8 The linear fitting of t-qt
(2) 分子筛对铬离子吸附速率曲线的数学拟合
有关吸附速率方程,有几种不同的表达,这里选用普遍使用的基于固体吸附量的 Lagergren 一级吸附速率方程和二级吸附速率方程:
A、Lagergren 一级吸附速率方程
分子筛交换吸附过程中,溶液铬离子浓度变化速率可按一级反应来处理,有如下公式:
dqt?k1(qe?qt) dt式中:k1为一阶动力学常数,min?1。 对上式积分得:
?进一步转化为:
qt0t1d?qe?qt????k1dt
0qe?qtlgqe?qt?k????1?t qe?2.303?用lgqe?qtq?q对t 作图得lget-t关系曲线如图3-9所示。 qeqe2.0Y=0.08304+0.03112*X R=0.997581.5-lg[(qe-qt)/qe]1.00.50.00102030405060时间 (min)27
图3-9 超微5A分子筛对镉离子吸附的Lagergren 一阶速率方程回归 Fig.3-9 Lagergren first-order rate equation regression of adsorption
of ultramicro 5A molecular sieving to Cr3+
由图3-9发现,lgqe?qt对t具有良好的线性,其拟合曲线为Y=0.083+0.0311*X,qeR=0.9976。
B、lagergren 二级吸附速率方程:
dqt2?k2?qe?qt? dt式中:k2为二阶动力学常数,mg?min?1?mg?1。 积分得:
?进一步化简为:
qt0t1d?qe?qt???k2dt
0(qe?qt)2t11???t qtk2qe2qe用
tt对t作图得-t的关系曲线如图3-10所示。 qtqt25002000Y=168.0814+27.0452*X R=0.9998t/qt150010005000102030405060708090时间 (min)
图3-10 超微5A分子筛对镉离子吸附的Lagergren 二阶速率方程回归
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Fig.3-10 Lagergren second-order rate equation regression of adsorption of
ultramicro 5A molecular sieving to Cr3+
由图3-8发现,
t对t具有良好的线性,其拟合曲线为Y=168.08+27.05*X,R=0.9998。qt经过不同吸附时间的超微5A分子筛吸附量用Lagergren 一阶吸附速率方程和二阶吸附速率方程拟合结果如上面两图(图3-9、图3-10)所示,观察图形会发现:二阶吸附速率方程拟合效果要明显好于一级吸附速率方程,其相关系数分别为R=0.9998(二阶)、R=0.9976(一阶),这说明了超微5A分子筛吸附铬离子的吸附速率符合二阶吸附动力学。然后可
t以计算出其吸附动力学方程为:qt?,qe?0.037mg/mg。
168.08?27.05t
4 结 论
本研究采用加入蔗糖和微波两种方法制备超微5A分子筛,并且通过吸附试验,系统的研究了超微5A分子筛的吸附性能,及最优化条件,得到如下结果:
(1) 采用水热合成法制备超微的5A分子筛时,用加入蔗糖和微波条件都可以达
到理想的效果。并且加入蔗糖的超微5A分子筛,其粒径更小且更加均匀,产率也较高。
(2) 超微5A分子筛比常规的5A分子筛具有更大的吸附效率,并且在较短的时间
内即可以体现出来。超微5A分子筛和常规5A分子筛的最终吸附率相差不大,并且超微5A分子筛在吸附时间为10min时,其吸附率已经达到60%多,吸附效果已经较为可观。所以,超微5A分子筛具有更强的吸附性能。
(3) 温度对超微5A分子筛的吸附率影响不大,但随着pH的增大,超微5A分子
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筛的吸附率明显加强,并且在pH=11后吸附率基本达到稳定。通过吸附试验,最终确定超微5A分子筛在常温25℃,pH=11下吸附即可。
(4) 超微5A分子筛具有一个饱和吸附量,当分子筛的用量超过分子筛的饱和用
量时,分子筛的吸附率基本达到稳定值。所以,分子筛的最佳用量为略大于分子筛的饱和用量。
(5) 采用Langmuir方程,对实验数据进行拟合,实验数据拟合的相关系数
R=0.9657,具有较好的相关性。说明超微5A分子筛对铬离子的吸附符合Langmuir模型。通过计算,求得超微5A分子筛对铬离子的吸附等温线方程为:
qt?0.023c。超微5A分子筛对铬离子吸附最大吸附量为0.0373mg/mg。其吸
1?0.389c附速率满足二阶吸附速率方程。
致 谢
在本次论文设计过程中,杨建利老师对该论文从选题,构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模,导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神,将永远激励着我。这四年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此,谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意!
我还要感谢在一起愉快的度过大学生活的1314宿舍的各位同门,感谢同组的周小林、杨小刚、王婷同学和其他组的张舒洁、宫亮同学,正是由于你们的帮助和支持,我才能克服一个一个的困难和疑惑,直至本文的顺利完成。
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在论文即将完成之际,我的心情无法平静,从开始进入课题到论文的顺利完成,有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助,在这里请接受我诚挚的谢意!感谢培养我长大含辛茹苦的父母,谢谢你们!
最后,我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅,评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。
参考文献
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