液-固體系Cu2+離子吸附反應(yīng)的特征曲線與自由能變研究.pdf

1、本試驗(yàn)選用天然沸石和蛭石為吸附劑，進(jìn)行了水溶液體系Cu2+離子的平衡吸附與動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)。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(dòng)態(tài)吸附特征規(guī)律與機(jī)理，研究平衡與動(dòng)態(tài)吸附過程中的自由能變和化學(xué)勢變規(guī)律，進(jìn)一步了解液/固吸附的本質(zhì)和吸附反應(yīng)組分之間的關(guān)系，為采用吸附技術(shù)處理含重金屬離子廢水提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。研究結(jié)果如下:
　　 (1)天然沸石和蛭石吸附容量大、價(jià)格低廉，能迅速有效去除廢水中的Cu2+離子。在本試驗(yàn)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(shí)踐中沒有必要采用酸洗方法處理樣本。
　　 (2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)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(yīng)，經(jīng)典理論曲線(x-A曲線)不能用以描述試驗(yàn)檢測起始離子濃度A0和吸附劑濃度W范圍內(nèi)Cu2+離子的吸附行為。曲線分析進(jìn)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(shù)，而是離子濃度A與吸附劑濃度W兩個(gè)變量的函數(shù)。
　　 (3)在試驗(yàn)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(diǎn)，交點(diǎn)上x/y=z/y=1/2，交點(diǎn)上的x和y的值是給定體系的特征參數(shù)，其值大小與吸附容量p相關(guān)。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(guān)系，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本試驗(yàn)驗(yàn)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(gè)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(diǎn)，實(shí)驗(yàn)確定了兩個(gè)潛在極限點(diǎn)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(dāng)x=8.00mg/g時(shí)，為飽和吸附點(diǎn)，此時(shí)，溶液的離子濃度很高，

5、體系趨向飽和吸附狀態(tài);而當(dāng)x(C)=y=0.13mg/g時(shí)，為臨界吸附點(diǎn)，溶液的離子濃度趨向零，臨界吸附點(diǎn)的y值是吸附處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。
　　 (5)吸附反應(yīng)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(yīng)的A0和W值大，反應(yīng)體系的Gibbs自由能虧損越多。吸附反應(yīng)的化學(xué)勢變曲線在y=p點(diǎn)上有極值，本研究采用確定化學(xué)勢變曲線極值點(diǎn)的方法確定了和驗(yàn)證了吸附劑的容量p值。
　　 (6)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明新動(dòng)力學(xué)方程可