改性活性炭材料对水中天然有机物的吸附性能研究
160mg/L、200mg/L、240mg/L苯酚各5mL于小锥形瓶中，再分别加入5mL 10mg/L的单宁酸，分别加入10mg的炭材料，放入恒温振荡器中震荡30min，震荡后取出抽滤，将滤液移入小塑料管中，于270nm处测量吸光度。将10mg/L换成20mg/L、30mg/L重复以上操作。
2、考察5mg/L、10mg/L、15mg/L的腐植酸对苯酚的影响
配制10mg/L、20mg/L、30mg/L的腐植酸溶液和20mg/L、40mg/L、80mg/L、120mg/L、160mg/L、200mg/L、240mg/L的苯酚溶液。取20mg/L、40mg/L、80mg/L、120mg/L、160mg/L、200mg/L、240mg/L苯酚各5mL于小锥形瓶中，再分别加入5mL 10mg/L的腐植酸，分别加入10mg的炭材料，放入恒温振荡器中震荡30min，震荡后取出抽滤，将滤液移入小塑料管中，于270nm处测量吸光度。将10mg/L换成20mg/L、30mg/L重复以上操作。
2.5数据分析方法
2.5.1平衡吸附量的计算
qe?(C0?Ce)V/W (2-1)
式中：
qe为吸附剂平衡吸附容量（mg/g）； C0为溶液中有机酸的初始浓度（mg/L）； Ce为溶液中有机酸平衡浓度（mg/L）； V为溶液体积(L)； W为吸附剂质量（g）；
2.5.2吸附平衡方程
1、Langmuir吸附等温式是理想的单层吸附模型，溶液中的溶质吸附很多遵循该模型[19]。Langmuir吸附模型假设吸附剂表面均匀，各处的吸附能相同；吸附是单分子层的，当吸附剂表面为吸附质饱和时，其吸附量达到最大；在吸附剂表面上的各个吸附点没有吸附质转移运动；得到动态平衡时，吸附和脱附速度相同。由吸附动力学方法可推导出平衡吸附量qe和液相平衡浓度Ce的关系为：
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qe?qeKLCe1?KLCe (2-2)
式中：qe为平衡吸附量；
qm为单位吸附剂表面覆盖单分子层时的最大吸附量； KL为吸附系数，与温度及吸附热有关； Ce 为被吸附平衡后剩余吸附质的浓度。 公式变形为：
Ce11 （2-3） ?Ce?qeqmqmKL以Ce为横坐标，Ce/qe为纵坐标作图，根据斜率和截距可求得qm和KL的值。 2、Freundlich[20]吸附等温式是非线性模式，该模式依据恒温吸附试验结构所推导，并未限定单层吸附，可用于不均匀表面的条件下，此模式适用于高浓度吸附质吸附现象的描述，对于低浓度吸附质则不符合实际吸附现象，该经验公式的方程如下：
qe?KFCe （2-4）
1n式中：KF 是Freundlich吸附系数，与吸附剂的性质和用量、吸附质的性质以及温度等有关。
n是Freundlich常数，与吸附体系的性质有关。 将式（2-3）两边取对数，可得如下方程：
qe? log1logCe?logKF （2-5） n以logqe为纵坐标，log Ce为横坐标作图，根据斜率和截距可求出n值和KF值。
2.5.3吸附动力学方程
1、吸附分三个过程：第一阶段为污染物通过水面扩散到活性炭的外表面（膜扩散）；第二阶段为污染物在活性炭内的扩散（颗粒扩散）；第三阶段为吸附发生在吸附剂内部即活性炭内部。通常第一步和第二步的吸附速率要远大于第三步的吸附速率，第三步的吸附速率对整体影响较小几乎可以忽略。第一和第二阶段决定了吸附速度。在一般情况下，吸附过程开始时吸附速率往往由膜扩散控制，当吸附快要达到平衡时吸附速率由第二阶段的颗粒扩散所控制。假一级吸附动力学、假二级吸附动力学和粒子内扩散反应等
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方程是常用的吸附动力学方程。
假一级吸附动力学方程是假设吸附受扩散步骤控制，吸附速率正比于平衡吸附量与t时刻吸附量的差值。假一级动力学模型可以用下式表示：
log(qe?qt)?logqe?k1t （2-6） 2.303式中：qe和qt分别是平衡吸附量和时间t时的吸附量；
k1是假一级吸附速率常数。
以log(qe-qt)为纵坐标，t为横坐标作图，根据斜率和截距可求得k1和qe。 2、假二级吸附动力学方程是假设吸附速率受化学吸附机理的控制，这种化学吸附涉及到吸附剂与吸附质之间的电子共用或电子转移。假二级动力学表达式为：
t1t （2-7） ??2qtk2qeqe以t/qt为纵坐标，t为横坐标作图，根据斜率和截距可求得qe和k2。
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3. 结果与讨论
为了评价两种不同炭的吸附行为，本次研究对于浓度采用Langmuir和Freundlich两种等温线模型对实验数据进行拟合分析。Langmuir公式表达的是目标物分子大小与水分子相近，在活性炭表面以单分子层形式进行吸附；Freundlich公式表达的是目标物在异质表面上的吸附。
动力学采用假一级动力学模型假定吸附受扩散步骤控制和假二级动力学模型假定吸附速率受化学吸附机理控制。
3.1对单宁酸的吸附性能研究
3.1.1单宁酸的标准曲线
图3-1表示单宁酸的吸光的和浓度之间的线性关系，横坐标为浓度纵坐标为吸光度，从图中可以得出它的线性回归方程是A=-0.00709+0.04076C。该曲线线性关系良好，可用作标准曲线对剩余的单宁酸做定量测试。
0.450.40.350.30.250.20.150.10.0500246C(mg/L)81012Abs
图3-1单宁酸的标准曲线
3.1.2单宁酸的浓度曲线
根据图3-2 Langmuir方程拟合结果可求得椰壳炭的qm=64.52、KL=0.1038；市场炭的qm=58.48、KL=0.0981。
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1.41.210.80.60.40.2002040Ce6080y = 0.0155x + 0.1493R = 0.97042Ce/qey = 0.0171x + 0.1743R2 = 0.9651椰壳炭市场炭
图3-2两种炭对不同浓度单宁酸的吸附（Langmuir方程拟合结果）
根据图3-3 Freundlich方程拟合结果可求得椰壳炭的n=2.385、KF=11.43；市场炭的n=2.268、KF=9.087。
4.543.532.521.510.50012lnCe345y = 0.4193x + 2.4359R = 0.90372lnqey = 0.4409x + 2.2067R = 0.86642椰壳炭市场炭
图3-3两种炭对不同浓度单宁酸的吸附（Freundlich方程拟合结果）
从图3-2、3-3中的线性回归结果可知Langmuir方程和Freundlich方程都能很好的描述单宁酸在两种不同炭材料上的吸附效果，但Langmuir方程的拟合效果更好，Langmuir吸附模型是理想的单层吸附模型，溶液中的溶质吸附很多遵循该模型，当吸附剂表面为吸附质饱和时，其吸附量达到最大即为qm值，qm的大小反映活性炭对目标物的吸附能力；KL为吸附常数，反映了目标物与活性炭上吸附位的结合能力，因椰壳炭qm=64.52大于市场炭qm=58.54且椰壳炭KL也比市场炭的要大，所以椰壳炭的吸附能力比市场炭要强，对于有机物单宁酸的吸附更彻底，单宁酸与椰壳炭上吸附位的结合能
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