第 期 李 坤 权 等 微 波 蔗 渣 中 孔 生 物 质 炭 对 水 中 对 氯 苯 酚 的 吸 附 特 性 - 这 是 近 年 来 化 学 和 材 料 界 的 热 点 研 究 领 域 之 一 最 近 越 来 越 多 的 研 究 表 明 增 大 炭 材 料 中 孔 结 构 有 利 于 提 高 炭

第 卷 第 期 环 境 工 程 学 报 年 月!"#$%"'#%" 微 波 蔗 渣 中 孔 生 物 质 炭 对 水 中 对 氯 苯 酚 的 吸 附 特 性 李 坤 权 李 艳 博 刘 平 朱 志 强 南 京 农 业 大 学 工 学 院 南 京 摘 要 通 过 微 波 快 速 热 解 活 化 技 术 制 备 并 探 究 了 中 孔 蔗 渣 生 物 质 炭 对 水 中 对 氯 苯 酚 的 吸 附 性 能 影 响 因 素 及 等 温 吸 附 行 为 与 动 力 学 特 性 结 果 表 明 微 波 活 化 蔗 渣 炭 富 含 微 中 孔 结 构 主 要 分 布 在 - ' 对 水 中 对 氯 苯 酚 的 吸 附 值 高 达 - ' - ' 内 完 成 饱 和 吸 附 量 的 - 表 明 中 孔 蔗 渣 炭 是 去 除 对 氯 苯 酚 的 良 好 吸 附 材 料 值 得 注 意 的 是 蔗 渣 中 孔 炭 对 对 氯 苯 酚 吸 附 性 能 与 效 率 均 高 于 以 微 孔 为 主 的 市 售 炭 粉 与 炭 纤 维 说 明 介 孔 结 构 的 存 在 可 缩 短 被 吸 附 物 质 到 达 吸 附 活 性 点 的 路 径 增 大 多 孔 炭 对 水 中 有 机 物 的 捕 捉 机 率 增 强 多 孔 炭 对 水 中 对 氯 苯 酚 的 吸 附 效 率 降 低 溶 液 和 温 度 有 利 于 中 孔 蔗 渣 炭 对 水 中 对 氯 苯 酚 的 吸 附 吸 附 行 为 符 合 弗 兰 德 里 希 和 雷 德 利 克 彼 得 森 模 型 表 明 吸 附 呈 多 分 子 层 的 指 数 分 布 关 键 词 生 物 质 炭 市 售 炭 粉 对 氯 苯 酚 吸 附 热 力 学 中 图 分 类 号, 文 献 标 识 码 ) 文 章 编 号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活 性 炭 是 具 有 超 大 比 表 面 积 和 复 杂 孔 结 构 的 优 良 吸 附 物 质 其 表 面 物 理 化 学 性 质 对 吸 附 性 能 起 决 定 作 用 普 通 活 性 炭 大 多 以 微 孔 为 主 孔 利 用 效 率 与 吸 附 性 能 较 差 因 为 较 大 的 小 分 子 只 能 停 留 在 较 小 的 中 孔 中 而 不 能 进 入 微 孔 中 孔 炭 具 有 允 许 较 大 小 分 子 进 入 的 更 大 的 内 表 面 和 孔 穴 因 而 炭 材 料 的 孔 利 用 率 与 吸 附 性 能 提 高 说 明 中 孔 炭 可 以 取 代 普 通 活 性 炭 成 为 饮 水 深 度 处 理 的 重 要 材 料 基 金 项 目 中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 项 资 金 中 国 博 士 后 基 金 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 - 收 稿 日 期 - 修 订 日 期 - - 作 者 简 介 李 坤 权 男 博 士 副 教 授 研 究 方 向 新 型 碳 材 料 与 污 染 控 制 %/'# 6C#!2! 通 讯 联 系 人

第 期 李 坤 权 等 微 波 蔗 渣 中 孔 生 物 质 炭 对 水 中 对 氯 苯 酚 的 吸 附 特 性 - 这 是 近 年 来 化 学 和 材 料 界 的 热 点 研 究 领 域 之 一 最 近 越 来 越 多 的 研 究 表 明 增 大 炭 材 料 中 孔 结 构 有 利 于 提 高 炭 材 料 对 水 中 芳 环 有 机 物 的 吸 附 容 量 与 效 率 / 研 究 表 明 有 序 中 孔 碳 材 料 =D/ 对 水 中 苯 酚 的 吸 附 能 力 和 吸 附 速 率 均 高 于 普 通 的 微 孔 活 性 炭 - D%%(@ 等 用 磷 酸 经 高 温 活 化 制 得 的 稻 壳 基 中 孔 活 性 炭 对 苯 酚 显 示 了 很 好 的 吸 附 性 能 + 等 以 稻 壳 为 原 料 氢 氧 化 钠 为 活 化 剂 通 过 化 学 活 化 法 制 备 的 稻 壳 基 中 孔 生 物 质 炭 对 苯 酚 的 吸 附 容 量 高 达 -- ' 活 性 炭 传 统 碳 化 主 要 通 过 电 水 蒸 气 或 烟 道 气 加 热 依 据 热 对 流 和 辐 射 传 导 机 制 加 热 后 热 量 从 材 料 外 部 逐 渐 过 渡 到 内 部 速 率 较 慢 需 要 较 长 时 间 才 能 形 成 孔 隙 能 源 利 用 率 低 微 波 加 热 效 率 高 加 温 快 可 自 动 化 管 控 能 克 服 物 料 冷 中 心 并 具 有 可 选 性 等 优 点 / 使 其 在 制 备 中 孔 炭 的 方 法 选 择 上 受 到 越 来 越 广 泛 的 关 注 本 实 验 利 用 农 业 废 弃 物 甘 蔗 渣 选 用 微 波 辅 助 + 活 化 技 术 通 过 较 少 的 能 量 得 到 了 高 中 孔 率 的 蔗 渣 基 生 物 质 炭 测 定 了 其 对 水 中 对 氯 苯 酚 的 吸 附 特 性 分 析 了 溶 液 温 度 初 始 浓 度 以 及 等 工 艺 参 数 对 蔗 渣 中 孔 炭 吸 附 对 氯 苯 酚 的 影 响 并 探 讨 了 制 备 的 蔗 渣 基 生 物 质 中 孔 炭 吸 附 对 氯 苯 酚 的 等 温 吸 附 与 动 力 学 特 征 以 期 对 活 性 炭 材 料 处 理 酚 类 污 染 物 的 工 程 应 用 提 供 理 论 依 据 和 数 据 支 持 实 验 部 分 材 料 与 设 备 原 料 甘 蔗 渣 由 浙 江 某 农 户 提 供 市 售 炭 粉 由 成 都 全 然 备 长 碳 有 限 公 司 生 产 碳 纤 维? 购 自 南 通 碳 纤 维 有 限 公 司 对 氯 苯 酚 磷 酸 碘 亚 甲 基 蓝 等 购 于 南 京 生 健 泉 化 玻 仪 器 有 限 公 司 均 为 分 析 纯 )* 实 验 用 主 要 仪 器 包 括 分 光 光 度 计 / 内 用 #+ ' 和 ' 型 上 海 元 析 仪 器 有 限 公 司 微 波 加 热 设 调 节 溶 液 初 始 值 至 再 分 别 称 备 南 京 宇 电 自 动 化 科 技 有 限 公 司 气 浴 恒 温 振 取 - 蔗 渣 基 中 孔 生 物 质 炭 加 入 上 述 锥 形 瓶 内 荡 仪 )/ 常 州 国 华 电 器 有 限 公 司 上 海 越 平 在 温 度 - H 转 速 - "' 下 的 气 浴 恒 温 振 荡 科 学 仪 器 有 限 公 司 生 产 的 酸 度 计 / 集 热 仪 中 振 荡 平 衡 式 磁 力 加 热 搅 拌 器 (7/ 型 金 坛 市 医 疗 仪 器 炭 材 料 类 别 对 吸 附 的 影 响 厂 等 取 - ' 一 系 列 浓 度 为 - ' 的 对 实 验 方 法 氯 苯 酚 溶 液 装 入 ' 的 具 塞 锥 形 瓶 中 分 别 称 取 生 物 质 炭 的 制 备 将 晾 干 后 的 甘 蔗 渣 用 粉 粹 机 粉 粹 过 - 目 筛 后 按 磷 酸 与 蔗 渣 粉 N 的 质 量 比 将 蔗 渣 粉 浸 入 + 溶 液 中 静 置 而 后 在 - H 下 干 燥 再 在 微 波 功 率 为 > 的 条 件 下 氮 气 保 护 下 热 解 ' 按 照 上 述 方 法 制 备 所 得 样 品 先 使 用 盐 酸 ' 粗 洗 以 上 再 用 去 离 子 水 反 复 清 洗 最 后 在 真 空 烘 箱 中 烘 干 即 得 蔗 渣 生 物 质 炭 生 物 质 炭 的 表 征 制 备 蔗 渣 炭 的 表 面 孔 结 构 通 过 孔 结 构 分 析 仪 测 定 / 北 京 贝 士 德 仪 器 科 技 有 限 公 司 吸 附 介 质 选 用 高 纯 氮 在 D 和 相 对 压 力 为 的 条 件 下 采 用 容 量 法 测 量 蔗 渣 中 孔 炭 的 氮 吸 附 脱 附 曲 线 采 用 方 程 / 方 程 运 算 制 备 蔗 渣 炭 微 中 孔 容 积 和 %? 比 表 面 积 使 用 扫 描 电 子 显 微 镜 - 型 德 国 %+ 公 司 观 察 制 备 生 物 质 炭 的 表 面 形 貌 吸 附 实 验 等 温 吸 附 将 一 系 列 - - ' 不 同 浓 度 的 对 氯 苯 酚 溶 液 - ' 装 入 ' 的 具 塞 锥 形 瓶 中 加 入 - 的 蔗 渣 基 中 孔 生 物 质 炭 然 后 在 振 荡 速 率 为 - "' 下 分 别 在 --- H 下 振 荡 吸 附 达 到 平 衡 过 滤 吸 附 质 和 吸 附 剂 的 混 合 物 并 以 去 离 子 水 作 为 参 照 使 用 分 光 光 度 计 测 定 滤 液 的 浓 度 对 氯 苯 酚 在 炭 材 料 上 的 平 衡 吸 附 量 按 照 式 计 算 式 中 表 示 溶 液 中 溶 质 的 初 始 浓 度 ' 表 示 溶 质 平 衡 浓 度 是 溶 液 的 体 积 是 炭 材 料 的 质 量 值 的 影 响 配 置 浓 度 为 ' 的 对 氯 苯 酚 溶 液 分 别 取 - ' 该 溶 液 装 入 个 ' 的 具 塞 锥 形 瓶 - 的 蔗 渣 基 中 孔 生 物 质 炭 和 市 售 炭 粉 加 入 上 述 瓶 内 置 于 气 浴 恒 温 振 荡 器 中 在 - H- "' 下 振 荡 至 吸 附 平 衡

I+H+ 环 境 工 程 学 报!\>\I#时间对吸附的影响 第!" 卷 的孔隙结构!孔 结 构 以 中 孔 为 主 从 图! 嵌 图 中 的 Z! 分别取 *"" 9?浓度 为 E"$!""$*"" 9-? 的 孔径分布图可以看 出!微 波 蔗 渣 炭 的 介 孔 主 要 分 布 对氯苯酚溶液至锥 形 瓶 中!将 锥 形 瓶 置 入 恒 温 磁 力 在 * ^E /9!说明该材料为 窄孔 径介 孔炭!具 有 分 子 搅拌器内!向锥形瓶中加入炭样后计时!吸附初始阶 筛特性 段 每间隔 * 9 / 取一次样!而后每 >" 9 / 取一次样 >=><炭材料的表面电镜 RJM 按照预先确定的时 点 每 次 吸 取! 9?的 溶 液 放 入 针 图 * 为制备蔗渣炭不同放大倍数的扫描电镜 管式滤膜过滤器!稀释并在波长 **E /9处测定对氯 <7a 图 从图 *" # 为 放 大 F"" 倍 的 蔗 渣 炭 表 面 电 苯酚浓度 实验重复 > 次 炭纤维动力学吸附方法 镜!从图 *" # 可以看出!微波活化后!蔗 渣原 有的 木 同上 质纤维素$半纤维素结构已被破坏!炭粒表面含有一 ><结果与讨论 >=<蔗渣炭孔结构表征 图! 为制备 蔗 渣 中 孔 炭 的 低 温 氮 吸 附 J 脱附曲 定的孔隙结构 图 * " Y# 为 放 大 E 万 倍 的 蔗 渣 炭 表 面电镜!制备的蔗渣炭表面含有大量的微晶炭粒!微 晶炭粒间存在不同 形 态 与 大 小 的 孔 隙!形 成 了 蔗 渣 炭的孔结构 线 由图可知!当 7$ 7" $"\"! 时!制 备 炭 材 料 的 氮 吸附量急剧上升!表 明 制 备 炭 材 料 含 有 一 定 量 的 微 孔 当 "\I $ 7$ 7" $ "\H 时! 氮 气 的 吸 附 和 脱 附 曲 线出 现 分 离! 并 有 滞 后 回 线! 符 合 ` X_A, 分 类 的 "` %# 型等温线特征!表明 制 备 蔗 渣 生 物 质 炭 存 在 一 定量的中孔 在高相对压力段!等温线趋于平稳!没 有凸起!表明炭样中大孔含量极少!炭样以微孔和中 孔结构为主 )!"* 图 *#蔗渣中孔炭的 <7a 图 U \*#<7a =- =- 6Y 9 G Y P 8 P 图!#蔗渣中孔炭的低温氮吸附脱附等温线 Y / / Y U \!#)* P = / /P P = / - 9 / Y 9 G Y P 8 P Y / / Y >=?<不同孔结构吸附剂的等温吸附特性 图 > 为 *E r下蔗 渣 炭 和 市 售 炭 粉 对 对 氯 苯 酚 蔗 渣 炭 的 得 率$ 碘 和 亚 甲 基 蓝 值 分 别 为 的等温吸附曲线 由 图 可 知!随 着 对 氯 苯 酚 初 始 浓 I"\E!]$F+* 9- Z! 和!+! 9- Z!!达 到 了 国 家 度的增大!吸附量变大!并慢慢趋向平衡 这主要是 木质炭材料一级品 的 要 求!制 备 炭 材 料 的 吸 附 性 能 由于!随着对氯苯酚溶液初始浓度的增加!传质推动 优良 碘和亚甲基 蓝 值 均 较 高!说 明 制 备 炭 材 料 含 力增大!对氯苯酚与炭表面接触的机会增加!所以两 有微孔与中孔 氮 吸 附 数 据 分 析 表 明!制 备 炭 材 料 种吸附剂对对氯苯酚的吸附量也在增大 但随着吸 的比表面积$总孔容$微孔 与 中 孔 的 容 积 分 别 为 $+H 附的进行!炭 样 的 活 性 位 点 渐 渐 饱 和 )!!*! 吸 附 最 终 9* -Z! $"\+IF 9> - Z! $"\>"+ 9> - Z! 和 "\>>! 达到平衡 制备的中孔生物质炭对对氯苯酚的吸附 9> -Z!!中孔容积占总孔容的 E!\$+ ]!平均孔径 量远大于市售炭粉!同 时 也 高 于 其 他 学 者 微 孔 活 性 为 *\+F /9!进一 步 证 实 制 备 的 生 物 质 炭 含 有 发 达 炭对对氯苯酚的吸附值 )!**!表 明本 实验 制备 的蔗 渣

第 期 李 坤 权 等 微 波 蔗 渣 中 孔 生 物 质 炭 对 水 中 对 氯 苯 酚 的 吸 附 特 性 中 孔 炭 对 水 中 酚 类 小 分 子 污 染 物 具 有 优 异 的 吸 附 性 能 这 可 能 是 由 于 生 物 质 炭 的 中 孔 使 被 吸 附 的 分 子 扩 散 到 微 孔 的 路 径 变 短 了 吸 附 效 率 和 吸 附 能 力 得 到 提 升 图 初 始 浓 度 对 两 种 吸 附 剂 吸 附 水 中 对 氯 苯 酚 的 影 响 7%$$#"# /" #2" 62$#2" 图 在 同 一 温 度 下 种 吸 附 剂 对 对 氯 苯 酚 的 吸 附 等 温 线 7)2" $"/" 62$ #2"##''"#!" + 初 始 浓 度 对 吸 附 量 及 去 除 率 的 影 响 初 始 浓 度 对 种 不 同 类 型 炭 材 料 的 对 氯 苯 酚 吸 附 量 及 去 除 率 如 图 所 示 由 图 可 知 在 不 同 的 初 始 浓 度 下 制 备 中 孔 蔗 渣 炭 对 对 氯 苯 酚 的 吸 附 量 明 显 高 于 市 售 微 孔 炭 粉 这 主 要 是 由 于 蔗 渣 中 孔 炭 含 有 更 多 的 活 性 吸 附 点 即 使 在 对 氯 苯 酚 溶 液 浓 度 较 低 时 对 对 氯 苯 酚 的 吸 附 驱 动 力 也 强 于 选 用 的 市 场 微 孔 炭 这 表 明 中 孔 生 物 质 炭 去 除 水 中 一 定 量 对 氯 苯 酚 所 需 的 炭 量 将 远 小 于 市 售 炭 粉 能 获 得 更 好 的 经 济 效 益 另 一 方 面 种 炭 对 对 氯 苯 酚 的 去 除 率 均 随 着 初 始 浓 度 的 增 加 而 下 降 这 主 要 是 由 于 炭 材 料 的 活 性 位 点 的 总 量 主 要 取 决 于 炭 材 料 的 质 量 尽 管 对 氯 苯 酚 初 始 浓 度 的 升 高 可 以 提 高 吸 附 驱 动 力 但 当 活 性 位 点 吸 附 饱 和 后 吸 附 量 不 再 增 加 因 此 当 对 氯 苯 酚 溶 液 初 始 浓 度 增 高 时 去 除 率 会 有 所 下 降 从 图 中 明 显 可 以 看 出 在 实 验 浓 度 下 蔗 渣 中 孔 炭 对 对 氯 苯 酚 的 去 除 率 始 终 高 于 市 售 微 孔 活 性 炭 不 同 值 对 吸 附 的 影 响 在 多 孔 炭 材 料 吸 附 有 机 物 的 过 程 中 溶 液 会 对 吸 附 剂 表 面 的 电 荷 官 能 团 和 活 性 位 点 等 产 生 作 用 甚 至 对 吸 附 物 质 的 电 离 水 平 和 组 织 构 造 产 生 影 响 从 而 对 吸 附 能 力 产 生 影 响 另 一 方 面 吸 附 剂 表 面 的 化 学 性 质 吸 附 质 在 溶 液 中 的 存 在 状 态 也 会 因 溶 液 酸 度 不 同 而 不 同 使 得 吸 附 剂 与 吸 附 质 之 间 的 作 用 产 生 变 化 图 - 表 示 - H 下 溶 液 对 蔗 渣 基 中 孔 生 物 质 炭 吸 附 对 氯 苯 酚 的 影 响 由 图 - 可 知 在 时 制 备 中 孔 炭 对 对 氯 苯 酚 的 吸 附 量 有 微 量 的 增 大 但 当 进 一 步 增 大 时 制 备 炭 材 料 对 对 氯 苯 酚 的 吸 附 能 力 急 剧 下 降 一 般 来 说 当 J- 时 对 氯 苯 酚 主 要 以 分 子 形 式 存 在 当 - 时 对 氯 苯 酚 会 水 解 成 带 负 电 的 阴 离 子 在 碱 性 条 件 下 一 方 面 对 氯 苯 酚 自 身 溶 解 度 增 加 中 孔 生 物 质 炭 对 于 分 子 形 态 的 对 氯 苯 酚 的 吸 附 效 果 要 优 于 离 子 形 态 的 吸 附 效 果 - 另 一 方 面 中 孔 生 物 质 炭 表 面 负 电 荷 增 加 阴 离 子 形 态 的 对 氯 苯 酚 与 炭 样 表 面 的 负 电 荷 呈 现 电 性 斥 力 同 时 又 与 溶 液 中 大 量 存 在 的 氢 氧 根 离 子 发 生 竞 争 吸 附 导 致 中 孔 生 物 质 炭 吸 附 对 氯 苯 酚 的 能 力 急 剧 下 降 时 间 对 吸 附 的 影 响 图 为 吸 附 时 间 对 蔗 渣 炭 和 碳 纤 维 两 种 不 同 类 型 炭 材 料 对 水 中 对 氯 苯 酚 吸 附 的 影 响 从 图 中 可 知 不 同 浓 度 下 对 氯 苯 酚 在 生 物 质 炭 上 的 吸 附 行 为 随 时 间 的 变 动 趋 势 是 类 似 的 即 吸 附 前 期 吸 附 量 随 着 时 间 迅 速 上 升 - ' 内 可 以 达 到 总 吸 附 量 的 - 以 上 之 后 蔗 渣 炭 对 对 氯 苯 酚 的 吸 附 量 随 时 间 增 长 缓 慢 ' 后 基 本 达 到 最 大 并 趋 于 平 衡 对 氯 苯 酚 在 碳 纤 维 上 的 吸 附 速 率 相 对 较 慢 约 ' 接 近 最 大 吸 附 量 并 趋 于 平 衡 相 比 于 微 孔 活 性 炭 纤 维 蔗 渣 基 生 物 质 中 孔 炭 对 水 中 对 氯 苯 酚 具 有 更 大 的 吸 附 效 率 这 主 要 因 为 生 物 质 炭 含 有 更 多 的 中 孔 结 构 这 些 中 孔 结 构 缩 短 了 对 氯 苯 酚 分 子 扩 散 到 微 孔 的 路 径 促 进 了 吸 附 的 进 行 增 强 分 子 在 微 孔 中 的 扩 散 能 力 和 微 孔 的 平 衡 覆 盖 率 从 而 提 高 了 对 对 氯 苯 酚 的 吸 附 效 率

环 境 工 程 学 报 第 卷 图 - 溶 液 初 始 对 蔗 渣 炭 吸 附 对 氯 苯 酚 的 影 响 7-%$$#! $"/" #2" '#/#2 ##2 #" ## 图 吸 附 时 间 对 炭 材 料 吸 附 作 用 的 影 响 7%$$#'$"/" #2" #"/#2 '#"# 等 温 吸 附 模 型 制 备 蔗 渣 炭 在 不 同 温 度 下 对 水 中 对 氯 苯 酚 的 等 温 吸 附 线 如 图 所 示 由 图 可 知 蔗 渣 中 孔 炭 对 氯 苯 酚 的 吸 附 量 在 低 温 时 较 高 这 主 要 是 由 于 温 度 的 升 高 使 对 氯 苯 酚 在 水 中 的 溶 解 增 加 亲 水 性 变 强 从 水 中 逃 逸 的 倾 向 变 弱 则 越 难 被 吸 附 采 用 朗 缪 尔 7 型 弗 兰 德 里 希 雷 德 利 克 彼 得 森 模 型 和 特 图 蔗 渣 中 孔 炭 在 不 同 温 度 下 对 对 氯 苯 的 吸 附 等 温 线 7<"'$"/" '#/#2 ##2 #" ###2$"'"#!" 姆 金 方 程 分 别 对 不 同 温 度 下 蔗 渣 炭 对 对 氯 苯 酚 的 吸 附 平 衡 数 据 进 行 非 线 性 拟 合 拟 合 结 果 如 表 所 示 由 表 看 出 在 --- H 下 活 性 炭 对 对 氯 苯 酚 的 饱 和 吸 附 量 为 - 和 ' 随 着 温 度 升 高 饱 和 吸 附 量 在 下 降 说 明 低 温 有 利 于 中 孔 生 物 质 炭 对 于 对 氯 苯 酚 的 吸 附 从 表 中 结 果 可 知 7 型 和 雷 德 利 克 彼 得 森 模 型 的 拟 合 系 数 均 大 于 朗 缪 尔 特 姆 金 方 程 表 明 7 型 等 温 模 型 和 雷 德 利 克 彼 得 森 模 型 能 更 好 地 描 述 中 孔 生 物 质 炭 吸 附 对 氯 苯 酚 的 行 为 从 而 表 明 中 孔 生 物 质 炭 对 对 氯 苯 酚 的 吸 附 倾 向 于 多 分 子 层 的 物 理 吸 附 炭 样 表 面 吸 附 位 的 能 量 分 布 为 指 数 型 一 般 认 为 J J 时 吸 附 过 程 是 优 惠 吸 附 从 表 中 数 据 可 以 看 出 说 明 中 孔 生 物 质 炭 对 对 氯 苯 酚 的 吸 附 能 力 较 强 / 吸 附 热 力 学 函 数 根 据 方 程 可 以 计 算 热 力 学 参 数! 通 过 方 程 可 以 计 算 " 和 # 的 值! $ ( ( # " $ 式 中 " 为 吸 附 焓 变 ' # 为 吸 附 熵 变 'D 为 通 用 气 体 常 数 ' D $ 为 热 力 学 温 度 D 热 力 学 参 数 是 通 过 不 同 温 度 下 的 热 力 学 平 衡 常 数 ( 计 算 所 得 ( 是 通 过 式 计 算 而 得 ( 式 中 为 吸 附 质 在 溶 液 中 的 活 度 为 吸 附 质 在 吸 附 剂 中 的 活 度 为 吸 附 质 在 溶 液 中 的 活 度 系 数 为 吸 附 质 在 吸 附 剂 中 的 活 度 系 数 以 对 作 图 再 外 延 至 获 得 热 力 学 平 衡 常 数 的 对 数 ( 的 值 图 是 以 $ 为 横 坐 标 ( 为 纵 坐 标 所 得 曲 线 相 关 系 数 为 根 据 图 中 的 斜 率 和 截 距 可 计 算 " 和 # 结 果 如 表 所 示 由 表 数 据 可 知 个 温 度 下 的 吸 附 吉 布 斯 自 由 能! 的 值 均 小 于 零 表 明 反 应 是 自 发 的 过 程 温 度 由 低 到 高! 的 绝 对 值 在 降 低 说 明 温 度 低 更 有 利 于 吸 附 即 温 度 越 低 中 孔 生 物 质 炭 吸 附 对 氯 苯 酚 的 量 越 大 熵 变 是 负 值 说 明 吸 附 后 体 系 的 混 乱 度 降 低 焓 变 " 的 值 小 于 零 表 明 吸 附 是 放 热 反 应 焓 变 " 小 于 6 ' 表 明 制 备 中 孔 炭 对 对 氯 苯 酚 的 吸 附 主 要 是 物 理 吸 附

第 期 李 坤 权 等 微 波 蔗 渣 中 孔 生 物 质 炭 对 水 中 对 氯 苯 酚 的 吸 附 特 性 结 论 图 蔗 渣 炭 对 对 氯 苯 酚 吸 附 的 ( 对 $ 曲 线 7!"$ ( $$"#2" $ /"'#/#2 ##2 #" 微 波 辅 助 磷 酸 制 备 的 中 孔 生 物 质 炭 得 率 高 中 孔 结 构 发 达 对 水 中 对 氯 苯 酚 不 仅 吸 附 量 高 - ' 是 市 售 活 性 炭 的 倍 而 且 吸 附 效 率 高 在 - ' 内 即 达 吸 附 量 的 - 以 上 表 明 微 波 辅 助 磷 酸 活 化 中 孔 生 物 质 炭 对 去 除 水 中 酚 类 污 染 物 具 有 良 好 的 应 用 潜 力 中 孔 生 物 质 炭 对 对 氯 苯 酚 的 去 除 率 始 终 高 于 市 售 微 孔 活 性 炭 因 为 中 孔 的 存 在 使 对 氯 苯 酚 扩 散 到 微 孔 的 路 径 变 短 从 而 提 高 了 吸 附 效 率 与 吸 附 容 量 表 蔗 渣 基 中 孔 生 物 质 炭 对 氯 苯 酚 的 等 温 吸 附 拟 合 参 数 ($%*!!!%"!9*!*%! $ %%9$%!$% 等 温 线 参 数 - H - H - H #'!" 7"!2 7 *2/" 2?'6 22 ' - ' 7 ' - - - ' - 2 ' ' 2 ' 表 对 氯 苯 酚 在 蔗 渣 基 中 孔 生 物 质 炭 上 的 吸 附 热 力 学 参 数 ($(*! ' "!%!" 9*!* $ %%9$%!$ $! " ( H 6 ' 6 ' - # 6 'D - - - - 在 酸 性 及 弱 碱 性 条 件 下 中 孔 生 物 质 炭 对 水 中 对 氯 苯 酚 吸 附 性 能 稳 定 随 变 化 影 响 较 小 在 的 碱 性 溶 液 中 对 氯 苯 酚 在 中 孔 生 物 质 炭 上 的 吸 附 量 因 增 大 而 急 剧 下 降 7 型 等 温 模 型 和 雷 德 利 克 彼 得 森 模 型 能 更 好 地 描 述 中 孔 蔗 渣 炭 吸 附 对 氯 苯 酚 的 行 为 吸 附 倾 向 于 多 分 子 层 的 物 理 吸 附 吸 附 位 能 量 分 布 呈 现 指 数 型 吸 附 过 程 为 放 热 反 应 - 对 氯 苯 酚 在 蔗 渣 中 孔 炭 上 的 热 力 学 参 数 表 明 反 应 过 程 是 自 发 的 物 理 作 用 力 在 反 应 中 占 主 导 作 用 参 考 文 献 ()( >=)> +)=( )?9!"# #"#"!"$#'"3#2 92# $##2 #"!"#$#!"##'"3,, / 7<%<*%(+ %*%<*)=7*?"$!"/ $#'"3 ##3 #"##3?2#3,, - / 袁 勋 柳 玉 英 禚 淑 萍 等 有 序 介 孔 炭 的 合 成 及 液 相 有 机 大 分 子 吸 附 性 能 研 究 化 学 学 报,, - / @),! <@!3 +! #3 $"2"2 '"!#" #2 ## #C!! '#"'!#"#2")#'##,, - / 郭 卓 袁 悦 介 孔 碳 =D/ 对 苯 酚 的 吸 附 动 力 学 和 热 力 学 研 究 高 等 学 校 化 学 学 报,, /

环 境 工 程 学 报 第 卷 +! @) @!D#2 "'23#'$ #2" $ '"! #" =D/ '#!"#$",, / - D%%(@ <)@) D)@)<<D #)2" $$"' #C!!!!'/ "!#" "#"2 3/#"'# %"!"#,, / +,## )@ @)3 #? #'!"'#3"#2" '2$"#'#" $" ##2 #"!"#$2 #2 <"$#, / <%??%<$!$'"!'#2 #2"#8 #2" ##$##2 #" #C!!!#",,, / @% 7D )=%%( *2' "#"# #2 ""# $##2 #"3'/ "# )2# 2 #2 <"$#,,- / )**+?? = ))< = )**+??= =* #="####'2 $" "2!'!#"""##2 #" $"#",,+ / 近 藤 精 一 石 川 达 雄 安 部 郁 夫 吸 附 科 学 李 国 希 译 北 京 化 学 工 业 出 版 社,, 阙 付 有 曾 抗 美 李 旭 东 )7 吸 附 法 处 理 苯 酚 泄 漏 造 成 的 河 流 突 发 污 染 事 故 模 拟 研 究 环 境 科 学 学 报,,/ --/- A% 7!3! % D#' <,!2*'#$ $"' #""3#2" ##2 #" $/ " )7 )##"!'##,,/ --/- 叶 李 艺 钟 辉 张 会 平 对 氯 苯 酚 在 活 性 炭 上 的 吸 附 与 脱 附 工 艺 厦 门 大 学 学 报 自 然 科 学 版 --/ -/- @% 3 +! )!!2$ "$"#2" #2 2" $/"$ ##2 #"!"#$,#' "3 #!"# --/ -/- +?%) ) = +?% #)2! $"##3$##""#2 3"/!!D2"!#" --/ /- 岳 钦 艳 杨 晶 高 宝 玉 等 活 性 炭 纤 维 对 水 中 酚 类 化 合 物 的 吸 附 特 性 环 境 科 学,,/ / @%A3# @) )+#3! #)2" #"#"$'!2 #"3##2 #" $" %"'#,,/ / - 陈 建 王 静 孙 成 对 氯 苯 酚 在 石 墨 上 的 吸 附 行 为 及 其 机 理 研 究 中 国 环 境 科 学,,- / % # >) )2" #"/ #"#2 '#'$/"3"# #%"'#,,- / 金 璇 马 鲁 铭 王 红 武 表 面 化 学 改 性 活 性 炭 对 有 机 物 吸 附 的 研 究 进 展 江 苏 环 境 科 技,, /- <,!# =)!' >)!""!"/ $#'#'2$# $##2 #" $"#2"/ $"#!# #! %"'# #2?3,, /- 张 敬 华 崔 运 启 高 利 等 改 性 麦 壳 对 水 中 苯 酚 的 生 物 吸 附 作 用 化 学 通 报, -/- )!# <@!C )+ #" #"$"$"' #C!!!!'2$2 # # '2'"3, -/- ( *+>D<) +(D+ K <%@ <D< #)2" $'!23##2 #"/ ) "#" '",, - /??%= % ))D* )R7)2""'# $"$"' #"3!'!#>#" *#" --/ -/ %D)* = )D?< *%)*) D#2 C!"!' #2"!23$#2 ##2 #" "#"2 $"'!!"#$2 #2 <"$#,,+ / 李 静 有 机 膨 润 土 的 制 备 表 征 及 其 对 废 水 中 酚 类 化 合 物 的 吸 附 研 究 太 原 太 原 理 工 大 学 硕 士 学 位 论 文, < "#"##"#"8# $"# #2 #2" $"'!2 ##"?#3!# =#"("# $?#3!# "3 $?3,