亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        PS-HQD樹脂吸附廢水中Cu2+的動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)研究

        2019-03-29 01:57:54周小華周澤儀
        云南化工 2019年1期
        關(guān)鍵詞:液膜熱力學(xué)常數(shù)

        周小華,周澤儀

        (1.昆明學(xué)院 昆明滇池(湖泊)污染防治合作研究中心,云南 昆明 650214;2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué),資源環(huán)境學(xué)院,廣東 廣州 510642)

        銅是一種應(yīng)用廣泛的金屬。在化工、電鍍、冶金等行業(yè)排放的Cu2+嚴(yán)重影響環(huán)境水體、土壤質(zhì)量,對(duì)生態(tài)環(huán)境造成較大的污染[1-2]。Cu2+是對(duì)人體健康有重要影響的微量營養(yǎng)素,但是,過量的Cu2+又能誘導(dǎo)疾病的產(chǎn)生[3]。因此如何去除和回收污染水體中的Cu2+是一個(gè)亟需解決的問題,學(xué)者們也進(jìn)行了大量研究[4-5]。目前Cu2+處理方法常有吸附法[6]、沉淀法[7]、氧化還原法[8]、膜分離法[9]等,吸附法因其具有耗能少、高效率、可資源化等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注[10-11]。因此制備環(huán)境友好型和高效低廉型的Cu2+吸附劑成為研究熱點(diǎn)。課題組前期以聚苯乙烯為母體,以8-羥基喹哪啶為交聯(lián)劑,制備了8-羥基喹哪啶樹脂(PS-HQD),研究了樹脂吸附Cu2+的最佳吸附條件、吸附容量及吸附選擇性,本研究在此基礎(chǔ)上,采用靜態(tài)法進(jìn)一步探討PS-HQD的吸附熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)規(guī)律,進(jìn)一步了解吸附機(jī)理,為螯合樹脂在Cu2+的資源回收利用提供一定的理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 試劑和儀器

        Cu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液按《化學(xué)試劑雜質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液制備方法》 (GB602-77)配制,其余試劑除特別注明外,均為分析純。SHA-C型水浴恒溫振蕩器;TAS-990原子吸收分光光度計(jì);WGH-30/6型雙光束紅外分光光度計(jì)。

        1.2 樹脂的合成與預(yù)處理

        實(shí)驗(yàn)自制PS-HQD樹脂[12],無水乙醇浸泡24 h后,用2.0mol/L HCl溶液平衡24 h,蒸餾水淋洗至中性,晾干待用。

        1.3 Cu2+濃度測(cè)定

        參照文獻(xiàn) [13]原子吸收法測(cè)定溶液的Cu2+濃度。

        1.4 Lagergren動(dòng)力學(xué)模型擬合實(shí)驗(yàn)

        吸附動(dòng)力學(xué)模型常用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型與準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型表征。在pH為6.0時(shí),加入定量的樹脂與Cu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液,室溫振蕩,每隔一段時(shí)間測(cè)定溶液中Cu2+的濃度,計(jì)算t時(shí)刻時(shí)樹脂的吸附量,按照(1) ~(2) 式Lagergren動(dòng)力學(xué)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合,判定樹脂吸附的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)級(jí)數(shù)。

        準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程:

        準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程:

        式中Qe為平衡吸附容量,mg/g;k1是準(zhǔn)一級(jí)吸附速率常數(shù),/min;h為初始吸附速率常數(shù),mmol/(g·min);k2是準(zhǔn)二級(jí)吸附速率常數(shù),g/(mmol·min)。

        1.5 擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)分析

        液膜擴(kuò)散到吸附劑表面(液膜擴(kuò)散)、吸附劑表面滲入吸附劑內(nèi)部(顆粒內(nèi)擴(kuò)散)和活性基團(tuán)發(fā)生交換(化學(xué)反應(yīng)擴(kuò)散)3個(gè)過程直接影響樹脂吸附反應(yīng)速率[14],處理室溫下的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),液膜擴(kuò)散、顆粒內(nèi)擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)模型(3) ~(5)式,判定樹脂吸附的主要控速模型。

        式中:F為離子交換度,Qt是吸附時(shí)間為t時(shí)的吸附量,kt為擴(kuò)散系數(shù)。

        1.6 溫度對(duì)吸附的熱力學(xué)分析

        準(zhǔn)確稱取100 mg干樹脂,加入20 mL pH=6.0的緩沖液預(yù)先浸泡,各加入2.0 mL的Cu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液,分別于15℃、25℃、35℃和45℃恒溫振蕩12小時(shí),測(cè)其平衡時(shí)Cu2+濃度,根據(jù)van't Hoff方程求出相關(guān)參數(shù)。

        式中C0和Ce為吸附前、平衡時(shí)溶液中Cu2+濃度,mg/mL;ΔG為自由能變;ΔH為焓變;T為熱力學(xué)溫度 (K),ΔS為熵變;D為平衡分配常數(shù),R 為氣體常數(shù),8.314J/(mol·K)。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 Lgergren動(dòng)力學(xué)研究

        吸附動(dòng)力學(xué)是研究吸附平衡與吸附速率的相關(guān)性,即吸附時(shí)間與吸附過程的相關(guān)理論[15]。通過改變吸附時(shí)間,測(cè)定溶液中Cu2+的濃度,計(jì)算不同時(shí)間時(shí)樹脂的吸附量,采用Lgergren準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行線性擬合分析,結(jié)果如圖1、圖2所示。2種動(dòng)力學(xué)模型都能擬合樹脂吸附Cu2+的過程。

        圖1 Lgergren準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型

        圖2 Lgergren準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型

        動(dòng)力學(xué)模型的基本參數(shù)如表1所示。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的相關(guān)系數(shù)高于準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的相關(guān)系數(shù),準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合的理論吸附量(Qe.cal)與實(shí)驗(yàn)平衡吸附量(Qe.exp)接近,故準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合果更好。

        表1 Lagergren動(dòng)力學(xué)模型基本參數(shù)與相關(guān)系數(shù)準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力模型 準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力模型

        2.2 擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)分析

        以-ln(1-F)對(duì)t作圖 (圖3),所示成一直線,其相關(guān)系數(shù)R2=0.998;以1-3(1-F)2/3+2(1-F)對(duì) t作圖 (圖4),其相關(guān)系數(shù) R2=0.722;以1-(1-F)1/3對(duì)t作圖 (圖5),其相關(guān)系數(shù) R2=0.847;本研究擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)擬合圖能較好的符合液膜擴(kuò)散模型,樹脂的吸附表觀速率常數(shù)k為9.2×10-3s-1,Boyd.C.E.等認(rèn)為,若-ln(1-F)~t成線性關(guān)系,說明液膜擴(kuò)散為吸附過程的主控步驟[16],表明樹脂對(duì)Cu2+的吸附是以液膜擴(kuò)散為主控步驟過程。

        圖3 液膜擴(kuò)散模型

        圖4 顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型

        圖5 化學(xué)反應(yīng)擴(kuò)散模型

        圖6 溫度對(duì)分配比的影響

        2.3 溫度對(duì)吸附的影響吸附熱力學(xué)

        以 lgD對(duì) 1/T作圖得一直線 (圖 6),R2=0.9924。直 線 斜 率 為 K斜=-2.546×103,根 據(jù)van'tHoff方程計(jì)算不同溫度的ΔG值、ΔH值和ΔS值,結(jié)果如表2所示。根據(jù)直線斜率與截距,得 ΔH=48.74 kJ/mol,ΔS=0.2312 kJ/(mol·K),△H與ΔS均為正值,說明樹脂吸附Cu2+的過程是混亂程度增大的吸熱過程[17-18],樹脂在不同溫度的ΔG均為負(fù)值,一般認(rèn)為ΔG在-20~0 kJ/mol為物理吸附,-40~-800 kJ/mol為化學(xué)吸附[19],實(shí)驗(yàn)所得 ΔG 分別為-17.84、-20.07、-22.46、-24.77 kJ/mol,隨著溫度的遞增,ΔG值下降,表明吸附是同時(shí)包含物理吸附與化學(xué)吸附的自發(fā)過程;TΔS>ΔH,說明吸附是由熵變控制的過程[20]。上述分析表明PS-HQD樹脂對(duì)Cu2+的吸附是吸熱、無序、自發(fā)的過程。

        表2 熱力學(xué)函數(shù)

        2.4 樹脂的再生性能

        將吸附了Cu2+的樹脂洗脫后過濾,分別用10%HCl溶液反復(fù)清洗,最后用蒸餾水清洗至中性,然后再稱取回收的樹脂100 mg,加入20 mL pH為6.0緩沖液和5.0 mLCu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液,在25℃下恒溫振蕩12 h,測(cè)定吸附后的Cu2+濃度,反復(fù)吸附-洗脫過程4次后,根據(jù)第5次吸附前后廢水中Cu2+濃度的差異計(jì)算吸附量,再生效率按(8)式計(jì)算,以此評(píng)價(jià)該樹脂的再生性能。

        式中Qr和Qe分別代表再生后和再生前的樹脂的飽和吸附容量,mg/g。

        表3 第5次吸附時(shí),樹脂對(duì)Cu2+的吸附性能

        由表3可知,PS-HQD的第5次吸附量仍可達(dá)到21.15 mg/g,雖然比第一次的吸附容量在所下降,但是RE仍可達(dá)到83.84%,表明樹脂的再生性能較好。

        3 結(jié)論

        在pH為6.0時(shí),PS-HQD樹脂對(duì)Cu2+的準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型相關(guān)系數(shù)在0.99以上,能很好擬合樹脂吸附Cu2+的過程;Cu2+吸附的液膜擴(kuò)散方程呈直線,其相關(guān)系數(shù)為0.998,表明Cu2+的吸附以液膜擴(kuò)散為主控步驟過程;熱力學(xué)參數(shù)ΔH為48.74 kJ/mol,ΔS 為 0.2312 kJ/(mol·K),ΔH 與 ΔS均為正值,而ΔG為負(fù)值,且ΔH小于TΔS,表明樹脂對(duì)Cu2+的吸附過程為熵驅(qū)動(dòng)的吸熱、熵增的自發(fā)過程;樹脂對(duì)Cu2+的第5次的吸附容量仍可達(dá)到21.15 mg/g,RE為 83.84%,樹脂有較好的再生性能。

        猜你喜歡
        液膜熱力學(xué)常數(shù)
        考慮軸彎曲的水潤滑軸承液膜建模方法
        高空高速氣流下平板液膜流動(dòng)與破裂規(guī)律
        關(guān)于Landau常數(shù)和Euler-Mascheroni常數(shù)的漸近展開式以及Stirling級(jí)數(shù)的系數(shù)
        液膜破裂對(duì)PCCS降膜的影響*
        幾個(gè)常數(shù)項(xiàng)級(jí)數(shù)的和
        Fe-C-Mn-Si-Cr的馬氏體開始轉(zhuǎn)變點(diǎn)的熱力學(xué)計(jì)算
        上海金屬(2016年1期)2016-11-23 05:17:24
        活塞的靜力學(xué)與熱力學(xué)仿真分析
        電子制作(2016年19期)2016-08-24 07:49:54
        萬有引力常數(shù)的測(cè)量
        一類非奇異黑洞的熱力學(xué)穩(wěn)定性
        豎直窄矩形通道內(nèi)彈狀流中液膜特性研究
        国产精品又黄又爽又色| 免费夜色污私人影院在线观看| 欧美a视频在线观看| 日本熟妇高潮爽视频在线观看| 放荡成熟人妻中文字幕| 偷国产乱人伦偷精品视频| 嫩草影院未满十八岁禁止入内| 精品一区二区三区影片| 99伊人久久精品亚洲午夜| 久久久亚洲欧洲日产国码aⅴ | 男女野外做爰电影免费| 最新亚洲无码网站| 大陆成人精品自拍视频在线观看| 中文字幕人妻伦伦| 久久婷婷国产剧情内射白浆| 亚洲av永久无码精品水牛影视| 国产人妖视频一区二区| 国产精品美女久久久久av超清| 亚洲妇女水蜜桃av网网站| 国产成人无码一区二区在线观看| 精品视频一区二区三三区四区| 亚洲中文字幕日产喷水| 高清不卡日本v二区在线| 亚洲av无码久久精品色欲| 天天av天天爽无码中文| 蜜臀av人妻一区二区三区| 亚洲av熟女少妇一区二区三区| 精品视频一区二区三区在线观看 | 日本一区二区三区丰满熟女 | 国产真实夫妇交换视频| 人妖另类综合视频网站| 久久一区二区av毛片国产| 丁香美女社区| 高清国产日韩欧美| 久久偷拍国内亚洲青青草| 婷婷五月深深久久精品| 国产欧美精品区一区二区三区| 国产一区二区内射最近人| 在线观看视频日本一区二区| 中国农村熟妇性视频| 成人日韩av不卡在线观看|