液-固體系Cu2+離子吸附反應的特征曲線與自由能變研究.pdf

1、本試驗選用天然沸石和蛭石為吸附劑，進行了水溶液體系Cu2+離子的平衡吸附與動態(tài)吸附實驗。其目的是從理論上論證液/固離子吸附體系的平衡吸附與動態(tài)吸附特征規(guī)律與機理，研究平衡與動態(tài)吸附過程中的自由能變和化學勢變規(guī)律，進一步了解液/固吸附的本質和吸附反應組分之間的關系，為采用吸附技術處理含重金屬離子廢水提供理論依據和基礎數據。研究結果如下:
　　 (1)天然沸石和蛭石吸附容量大、價格低廉，能迅速有效去除廢水中的Cu2+離子。在本試驗條

2、件下，天然沸石和蛭石的Cu2+離子量(Q)沒有顯著差異。由于H+離子的影響，酸洗蛭石樣本的Cu2+離子吸附量Q的值明顯低于水洗蛭石樣本的Q值，在實踐中沒有必要采用酸洗方法處理樣本。
　　 (2)實驗數據證實Cu2+離子的等溫吸附曲線存在明顯的離子濃度和吸附劑濃度效應，經典理論曲線(x-A曲線)不能用以描述試驗檢測起始離子濃度A0和吸附劑濃度W范圍內Cu2+離子的吸附行為。曲線分析進一步顯示，Cu2+離子的平衡吸附密度x不是平衡液

3、相離子濃度A的一元函數，而是離子濃度A與吸附劑濃度W兩個變量的函數。
　　 (3)在試驗檢測的吸附體系中，用x、z和y分別代表離子吸附量Q、平衡溶液離子濃度A和起始離子濃度A0與吸附劑濃度W的比值，則x/y與z/y對y的組合曲線是給定吸附體系的特征曲線，在曲線中，x/y與z/y有唯一的交點，交點上x/y=z/y=1/2，交點上的x和y的值是給定體系的特征參數，其值大小與吸附容量p相關。吸附體系的特征曲線描述了離子在液/固相分配的

4、比例關系，具有重要的實際應用價值。本試驗驗證了四組分吸附方程能用來描述蛭石樣本的Cu2+離子吸附行為。
　　 (4)所有吸附系統(tǒng)都存在兩個潛在的分別由A0（單位體積系統(tǒng)中可供吸附的離子的總量）和B0（單位體積系統(tǒng)具有的總吸附容量）決定的吸附極限點，實驗確定了兩個潛在極限點的吸附密度值分別為x=p=8.00mg/g，x=x(C)=y=0.13mg/g，其物理意義為，當x=8.00mg/g時，為飽和吸附點，此時，溶液的離子濃度很高，

5、體系趨向飽和吸附狀態(tài);而當x(C)=y=0.13mg/g時，為臨界吸附點，溶液的離子濃度趨向零，臨界吸附點的y值是吸附處理系統(tǒng)設計的重要參數。
　　 (5)吸附反應自由能變△G的絕對值隨A0和W的增大而增大，說明參與反應的A0和W值大，反應體系的Gibbs自由能虧損越多。吸附反應的化學勢變曲線在y=p點上有極值，本研究采用確定化學勢變曲線極值點的方法確定了和驗證了吸附劑的容量p值。
　　 (6)實驗數據證明新動力學方程可