改性活性炭对水中天然有机物吸附(6)

2019-05-26 20:56

改性活性炭材料对水中天然有机物的吸附性能研究

54.543.532.521.510.50012lnCe345y = 0.361x + 3.0895R = 0.88242lnqey = 0.5237x + 2.1052R2 = 0.985椰壳炭市场炭

图3-13两种炭对不同浓度苯酚的吸附(Freundlich方程拟合结果)

从图3-12、3-13中的线性回归结果可知Langmuir方程和Freundlich方程都能很好的描述苯酚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,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=87.72大于市场炭qm=86.21且椰壳炭KL=0.1626也比市场炭KL=0.0491的要大,所以椰壳炭的吸附能力比市场炭要强,对于有机物苯酚的吸附更彻底,苯酚与椰壳炭上吸附位的结合能力也较强。

3.3.3苯酚的吸附动力学曲线

1.41.21y = -0.0292x + 1.0625R = 0.5912log(qe-qt)0.80.60.40.20-0.20-0.4-0.6t51015202530椰壳炭市场炭y = -0.062x + 1.5334R2 = 0.6001

图3-14两种炭在不同时间下对苯酚的吸附(假一级动力学方程拟合结果)

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0.70.60.5y = 0.0165x + 0.0236R2 = 0.9945t/qt0.40.30.20.1001020t3040y = 0.0182x + 0.0499R = 0.98422椰壳炭市场炭

图3-15两种炭在不同时间下对苯酚的吸附(假二级动力学方程拟合结果)

根据图3-14、3-15可以看出因假二级拟合方程线性相关系数R2均在0.98以上,因此活性炭对腐植酸的吸附动力学方程符合假二级动力学方程。与吸附单宁酸情况类似。随着吸附时间的延长,活性炭对苯酚的吸附量逐渐增加,直到达到吸附平衡为止。根据斜率和截距求出椰壳炭的qe=60.61、K2=0.0113;市场炭的qe=54.95、K2=0.0066。由此可见椰壳炭对天然水中有机物苯酚的吸附速率常数远大于市场炭的吸附速率常数,因此到达吸附平衡的时间远大于市场炭。且平衡时的吸附量也要比市场炭大。

3.4对罗丹明-B的吸附性能研究

3.4.1罗丹明—B的标准曲线

21.81.61.41.210.80.60.40.200246C81012Abs

图3-16罗丹明—B标准曲线

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图3-1表示苯酚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=0.0056+0.016C。该曲线线性关系良好,可用作标准曲线对剩余的苯酚做定量测试。

3.4.2罗丹明—B的浓度曲线

根据图3-17 Langmuir方程拟合结果可求得椰壳炭的qm=33.44、KL=2.215;市场炭的qm=32.05、KL=0.686。

0.70.60.5y = 0.0299x + 0.0135R = 0.99862qe/Ce0.40.30.20.100510Ce1520y = 0.0312x + 0.0455R = 0.9772椰壳炭市场炭

图3-17两种炭对不同浓度罗丹明—B的吸附(Langmuir方程拟合结果)

根据图3-18 Freundlich方程拟合结果可求得椰壳炭的n=32.05、KF=1.047;市场炭的n=7.294、KF=19.62。

43.532.5y = 0.0312x + 0.0455R2 = 0.977lnqe21.510.50-505101520y = 0.1371x + 2.9764R2 = 0.8405椰壳炭市场炭lnCe

图3-18两种炭对不同浓度罗丹明—B的吸附(Freundlich方程拟合结果)

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从图3-17、3-18中的线性回归结果可知Langmuir方程能更好的拟合炭材料对罗丹明—B的效果更好,因椰壳炭qm=33.44大于市场炭qm=32.05且椰壳炭KL=2.215也比市场炭KL=0.086的要大,所以充分证明椰壳炭对罗丹明—B的吸附能力比市场炭要强,对于水中污染物罗丹明—B的吸附更彻底且罗丹明—B与椰壳炭上吸附位的结合能力也相对市场炭要强。

3.4.3罗丹明—B的吸附动力学曲线

1.210.80.6y = -0.069x + 1.413R = 0.85792t/qt0.40.20-0.20-0.4t51015202530y = -0.0074x + 0.6138R2 = 0.82椰壳炭市场炭

图3-19两种炭在不同时间下对罗丹明—B的吸附(假一级动力学方程拟合结果)

1.210.8y = 0.0257x + 0.0767R2 = 0.994t/qt0.60.40.2001020t3040y = 0.0372x + 0.0106R = 0.96522椰壳炭市场炭

图3-20两种炭在不同时间下对罗丹明—B的吸附(假二级动力学方程拟合结果)

根据图3-19、3-20可以看出因假二级拟合方程线性相关系数R2均在0.96以上,因此活性炭对罗丹明—B的吸附动力学方程符合假二级动力学方程。与吸附单宁酸情况类似。随着吸附时间的延长,活性炭对罗丹明—B的吸附量逐渐增加,直到达到吸附平衡

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为止。根据斜率和截距求出椰壳炭的qe=38.91、K2=0.0086;市场炭的qe=26.81、K2=0.1313。由此可见椰壳炭对罗丹明—B的最大吸附量远大于市场炭,但市场炭由于平衡吸附量较少,所以达到吸附平衡的时间比椰壳炭短。

3.5竞争吸附

3.5.1单宁酸对苯酚的竞争吸附曲线

根据图3-21 Langmuir方程拟合结果可求得当TA=5mg/L时的qm=85.47、KL=0.149;当TA=10mg/L时的qm=80.00、KL=0.1412。当TA=15mg/L时的qm=79.37、KL=0.0908。

y = 0.0117x + 0.07870.90.80.70.60.50.40.30.20.10020Ce4060R = 0.9836y = 0.0125x + 0.0885R2 = 0.9711y = 0.0126x + 0.1387R2 = 0.98782Ce/qeTA=5mg/LTA=10mg/LTA=15mg/L

图3-21不同浓度单宁酸对苯酚竞争吸附(椰壳炭 Langmuir方程拟合结果)

y = 0.4863x + 2.61254.543.532.521.510.50-1012lnCe345R2 = 0.8895y = 0.4937x + 2.4731R = 0.7982y = 0.5926x + 2.0165R = 0.853822lnqeTA=5mg/LTA=10mg/LTA=15mg/L

图3-22不同浓度单宁酸对苯酚竞争吸附(椰壳炭Freundlich方程拟合结果)

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