湿法冶金

SiO₂	Fe₂O₃	Na₂O	ZnO	Al(OH)₃
0.67	1.59	0.36	0.66	96.72

SiO₂	Fe₂O₃	Na₂O	ZnO	Al(OH)₃
0.67	1.59	0.36	0.66	96.72

比表面积/(m²·g^-1)	孔隙体积/(m³·g^-1)	孔径/nm
131.26	0.23	5.87

比表面积/(m²·g^-1)	孔隙体积/(m³·g^-1)	孔径/nm
131.26	0.23	5.87

q_e,试验/(mg·g^-1)	准一阶动力学模型	准二阶动力学模型
586.78	179.693 0	-0.035 3	0.870 39	595.238 1	0.001 68	0.999 76

q_e,试验/(mg·g^-1)	准一阶动力学模型	准二阶动力学模型
586.78	179.693 0	-0.035 3	0.870 39	595.238 1	0.001 68	0.999 76

吸附过程	k_d_i/(mg·g^-1·min^-0.5)	c_i/(μg·g^-1)	R²
第1阶段	166.123 33	-3.122 62	0.992 69
第2阶段	11.963 71	477.564 57	0.983 35
第3阶段	0.064 67	585.940 92	0.936 65

吸附过程	k_d_i/(mg·g^-1·min^-0.5)	c_i/(μg·g^-1)	R²
第1阶段	166.123 33	-3.122 62	0.992 69
第2阶段	11.963 71	477.564 57	0.983 35
第3阶段	0.064 67	585.940 92	0.936 65

Langmuir等温吸附模型	Freundlich等温吸附模型
q_m/(mg·g^-1)	k_L/(L·mg^-1)	R²	k_F/(mg^1-1/ⁿ·L^1/ⁿ·g^-1)	n	R²
1 992.989	0.024 115	0.999 38	362.749	3.710 988	0.720 87

Langmuir等温吸附模型	Freundlich等温吸附模型
q_m/(mg·g^-1)	k_L/(L·mg^-1)	R²	k_F/(mg^1-1/ⁿ·L^1/ⁿ·g^-1)	n	R²
1 992.989	0.024 115	0.999 38	362.749	3.710 988	0.720 87

T/K	ΔG/ (kJ·mol^-1)	ΔH/ (J·mol^-1)	ΔS/ (J·mol^-1·K^-1)
298	-2.496	37	8.5
308	-2.581
318	-2.666

T/K	ΔG/ (kJ·mol^-1)	ΔH/ (J·mol^-1)	ΔS/ (J·mol^-1·K^-1)
298	-2.496	37	8.5
308	-2.581
318	-2.666

直接老化-铵盐取代联合法合成介孔γ-AlOOH及其对刚果红的吸附性能

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李文权 ¹^,²^,³ , 李中林 ¹^,² , 尚柯成 ¹^,² , 邹婷 ¹^,² , 何贵香 ³ , 李义兵 ¹^,²

湿法冶金 | 试验研究 2025,44(4): 503-511

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湿法冶金 | 试验研究 2025, 44(4): 503-511

直接老化-铵盐取代联合法合成介孔γ-AlOOH及其对刚果红的吸附性能

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李文权¹^,²^,³, 李中林¹^,², 尚柯成¹^,², 邹婷¹^,², 何贵香³, 李义兵¹^,²

作者信息

¹ 桂林理工大学材料科学与工程学院,广西桂林 541004

² 桂林理工大学有色金属与材料加工新技术教育部重点实验室,广西桂林 541004

³ 桂林理工大学(南宁分校) 冶金与资源工程系,广西南宁 530000

李文权(1999—),男,硕士研究生,主要研究方向为有色金属冶炼。

通讯作者:

李义兵(1973—),男,博士,教授级高级工程师,主要研究方向为有色金属冶炼。E-mail:lybgems@glut.edu.cn。

何贵香(1973—),女,博士,教授,主要研究方向为湿法冶金及环境保护。E-mail:hgx@glut.edu.cn。

Synthesis of Mesoporous γ-AlOOH Absorbent Via Direct Aging-Ammonium Salt Substitution Combined Method and Its Adsorption Properties for Congo Red

Wenquan LI¹^,²^,³, Zhonglin LI¹^,², Kecheng SHANG¹^,², Ting ZOU¹^,², Guixiang HE³, Yibing LI¹^,²

Affiliations

¹ Department of Materials Science and Engineering,Guilin University of Technology,Guilin 541004,China

² Key Laboratory of New Processing Technology for Nonferrous Metals and Materials,Ministry of Education,Guilin University of Technology,Guilin 541004,China

³ Department of Metallurgical and Resources Engineering,Guilin University of Technology (Nanning Campus),Nanning 530000,China

出版时间: 2025-08-20 doi: 10.13355/j.cnki.sfyj.2025.04.010

文章导航

摘要

收起

以工业氢氧化铝为原料,研究了采用直接老化-铵盐取代联合法并在脱钠剂的作用下合成介孔γ-AlOOH吸附剂,并用于吸附废水中的刚果红,通过XRD、FT-IR、SEM、TEM、BET-BJH等手段对介孔γ-AlOOH的物相、微观形貌进行表征。结果表明:在温度25 ℃、吸附剂用量100 mg、刚果红质量浓度300 mg/L、吸附时间180 min、pH=4条件下,刚果红平衡吸附量为586.78 mg/g,脱除率为97.80%;整个吸附过程更适合用准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型描述,在室温下介孔γ-AlOOH对刚果红的饱和吸附量为1 965.265 mg/g,吸附过程是自发、吸热和混乱的,主要吸附机制是吸附质与吸附剂之间形成氢键。

关键词

老化-铵盐取代联合法 / 制备 / 吸附剂 / γ-AlOOH / 刚果红 / 吸附

Abstract

收起

Synthesization of mesoporous γ-AlOOH adsorbent via direct aging-ammonium salt substitution combined method in the presence of a desalting agent using metallurgical alumina hydroxide as raw material was investigated,and it was used for the adsorption of Congo red in wastewater.The physical phase and microscopic morphology of mesoporous γ-AlOOH were characterized by XRD,FT-IR,SEM,BET-BJH methods.The results show that the adsorption amount of Congo red by mesoporous γ-AlOOH adsorbent can reach 586.78 mg/g and the removal rate is 97.80% under the conditions of temperature of 25 ℃,adsorbent dosage of 100 mg,Congo red mass concentration of 300 mg/L,adsorption time of 180 min and pH=4.The adsorption process is more consistent with the pseudo-second-order kinetic model and the Langmuir isothermal adsorption model.The saturated adsorption capacity of mesoporous γ-AlOOH on Congo red is 1 965.265 mg/g at room temperature,and the adsorption process is spontaneous,heat absorption and chaotic.The main adsorption mechanism is the formation of hydrogen bonding between the adsorbent and adsorbate.

Key words

direct aging-ammonium salt substitution combined method / synthesization / adsorbent / γ-AlOOH / Congo red / adsorption

引用本文

李文权, 李中林, 尚柯成, 邹婷, 何贵香, 李义兵. 直接老化-铵盐取代联合法合成介孔γ-AlOOH及其对刚果红的吸附性能. 湿法冶金, 2025 , 44 (4) : 503 -511 . DOI: 10.13355/j.cnki.sfyj.2025.04.010

Wenquan LI, Zhonglin LI, Kecheng SHANG, Ting ZOU, Guixiang HE, Yibing LI. Synthesis of Mesoporous γ-AlOOH Absorbent Via Direct Aging-Ammonium Salt Substitution Combined Method and Its Adsorption Properties for Congo Red[J]. Hydrometallurgy of China, 2025 , 44 (4) : 503 -511 . DOI: 10.13355/j.cnki.sfyj.2025.04.010

正文

收起

随着纺织业的快速发展,对染料的需求急剧增加。有机物染料具有毒性大、色度高、难降解等特点,此类染料废水若未经处理而大量排放会造成水体污染,严重威胁人体健康^[1]。刚果红是应用广泛的有机物染料之一,具有极强的水溶性,极易在水中残留,即使浓度很低也会对水生生物和食物链造成影响^[2];此外,其还会在厌氧条件下降解为可致癌的联苯胺,对人体健康造成危害^[3]。因此,从废水中去除有机物染料十分必要。目前,从废水中去除有机物染料的方法已有很多,包括浊点萃取法^[4]、离子交换法^[5]、膜滤法^[6-7]、吸附法^[8-12]、光催化降解法^[13-14]等。其中,吸附法因具有操作简便、处理成本低、效率高、效果优异等诸多优势,逐渐成为了主流办法之一。

勃姆石(γ-AlOOH)比表面积大,斜方结构稳定,表面活化能高,具有优异的吸附性能,且无毒,广泛应用于吸附领域。为了控制勃姆石微观形貌、比表面积、孔结构参数、颗粒大小和结晶性质等特征,研究人员对其制备方法进行了大量研究和改进,目前已经成功采用水热法^[15]、溶胶-凝胶法^[16]等不同方法合成了不同形貌的勃姆石。采用这些方法所制备的勃姆石具有优异的吸附性能,但还存在产率低、设备要求高等问题,导致工业上大规模应用受限。

试验以工业Al(OH)₃为原料,采用直接老化-铵盐取代联合法制备一种介孔γ-AlOOH吸附材料,并用于吸附染料废水中的刚果红。通过XRD、SEM、TEM等手段对该吸附材料的物相、微观形貌进行了表征,并探究了其对刚果红的吸附性能、吸附动力学和热力学。

1 试验部分

收起

1.1 试验原料及试剂

铝源来自中国某铝业公司生产的工业Al(OH)₃,主要化学组成见表1。

主要试剂:刚果红(化学纯)、碳酸铵(分析纯)、氢氧化钠(分析纯)、盐酸(36~38%)、无水乙醇(99.99%)等,均购自广东西陇科学股份有限公司。

1.2 材料的制备

制备原理:采用溶解—再结晶法制备吸附材料,即先用强碱重溶工业Al(OH)₃制得偏铝酸钠(NaAl(OH)₄)溶液,之后再通过调节溶液pH使Al³⁺重新结晶为γ-AlOOH沉淀。将沉淀老化一定时间,待晶体结构稳定后,再将其放入脱钠剂(碳酸铵水溶液)中,使

N H 4 +

取代杂质Na⁺而被γ-AlOOH吸附;之后取出,干燥,在此过程中,

N H 4 +

会以氨气形式逸出,从而使γ-AlOOH表面积和孔隙率增大,提高其吸附性能^[17]。

介孔γ-AlOOH的制备:制备过程如图1所示。首先量取400 mL预先配制好的13.7 mol/LNaOH溶液放入烧杯中,再加入281.4 g工业Al(OH)₃,在95 ℃水热条件下搅拌2 h,得到NaAl(OH)₄溶液;之后继续在30 ℃水浴条件下将盐酸缓慢加入NaAl(OH)₄溶液中,调节pH至10.0;在60 ℃下,采用9 mm搅拌子以900 r/min的速度进行搅拌,老化2 h;将得到的胶体物质离心,并用超纯水洗涤至中性;最后将胶体物质分散在200 mL的60 g/L碳酸铵水溶液中进行铵盐取代,以300 r/min的速度搅拌30 min后,放入120 ℃的鼓风电热恒温干燥箱中干燥12 h,获得介孔γ-AlOOH粉末。

1.3 材料的测定和表征

采用X射线荧光光谱分析仪(XRF-1800型)测定工业Al(OH)₃的元素含量(Al、Si、Fe、Na、Zn);采用用紫外—可见分光光度计(UV-9000S型)对吸附后溶液中残留的刚果红的浓度进行测定;采用5.0 kV扫描电子显微镜(S-4800型)和场发射扫描透射电子显微镜(talos F200X型)观察材料的微观形貌;采用X射线衍射仪(X'Pert PRO型,以Cu Kα作为射线源,λ=0.154 18 nm,管电压为40 kV,管电流为80 mA,扫描范围为5°~80°)分析材料的物相;采用比表面积与孔隙度分析仪(NoVA 1200e型)分析材料的比表面积和孔结构参数;采用FT-IR光谱分析仪(Nexus 470 FT-IR型)分析其结构和化学键。

1.4 介孔γ-AlOOH对刚果红的吸附

根据染料废水成份,配制质量浓度为300 mg/L的刚果红溶液,取200 mL,以恒定速度进行搅拌,缓慢滴加稀HCl调节溶液pH至4;再加入100 mg介孔γ-AlOOH粉末,间隔一定时间用移液器取样,离心,取上清液测定刚果红浓度。按照式(1)、(2)分别计算介孔γ-AlOOH对刚果红的吸附量q_t和脱除率η。

(1)

q t = (ρ 0 - ρ t) V m;

(2)

η = ρ 0 - ρ t ρ 0 × 100 % 。

式中:q_t—刚果红吸附量,mg/L;η—刚果红脱除率,%;V—溶液体积,L;m—吸附剂质量,mg;ρ₀—溶液中刚果红初始质量浓度,mg/L;ρ_t—吸附t时间后溶液中刚果红质量浓度,mg/L。

2 试验结果与讨论

收起

2.1 介孔γ-AlOOH的表征

2.1.1 XRD表征

图2为样品和勃姆石标准卡片(JCPDS21-1307)的XRD图谱。可以看出:介孔γ-AlOOH样品的特征峰与勃姆石标准卡片JCPDS21-1307一致,无其他杂质峰,这表明此样品为γ-AlOOH。为进一步讨论产物结晶度,用Scherrer公式计算样品单晶尺寸D:

(3)

D = k λ β c o s θ 。

式中:k—Scherrer常数;β—衍射峰的半峰宽(FWHM),rad;θ—衍射角,(°);λ—X射线波长,nm。

FWHM可用于测定结晶度和确定样品的定向方向,FWHM值越低,结晶度越高。从图2可知,样品最尖锐的峰为(020)晶面,该峰的β=3.05 rad,经计算得出D₀₂₀=2.596 nm。

2.1.2 红外表征

图3为介孔γ-AlOOH的红外光谱。可以看出:3 315、3 100 cm^-1附近出现了—OH的伸缩振动峰;1 644 cm^-1附近出现了—OH的弯曲振动峰^[18];1 070 cm^-1附近出现了Al—O—H的弯曲振动峰;738、628和483 cm^-1处检测到的吸收峰是由AlOOH中Al—O振动引起^[19],这表明样品的红外光谱所检测到的峰均与介孔γ-AlOOH的峰一致,说明试验成功合成了介孔γ-AlOOH。

2.1.3 SEM、TEM表征

介孔γ-AlOOH的SEM和TEM分析结果如图4所示。可以看出:介孔γ-AlOOH微观形貌整体呈絮状,粒径为200~400 nm。这是由于老化过程产生的γ-AlOOH晶粒尺寸较小,随老化时间延长,晶体之间的作用力增强,晶体粘连团聚,形成块状团聚物;此时由于晶体粘连,少部分Na⁺被吸附在介孔γ-AlOOH表面,当进行铵盐取代后,残留在介孔γ-AlOOH表面上的Na⁺会被

N H 4 +

取代,最后以NH₃形式释放,并在块状团聚物表面形成絮状结构^[17]。

2.1.4 比表面积与孔径测定

介孔材料的比表面积、孔径和表面孔隙率在一定程度上决定了其吸附性能。γ-AlOOH对氮气的吸附—脱附循环曲线和孔径分布如图5、表2所示。可以看出:γ-AlOOH对氮气的吸附—脱附等温线呈Ⅳ型,且伴有H2型回滞环,表明γ-AlOOH为介孔材料^[20];其比表面积、孔隙体积、孔径大小分别为131.26 m²/g、0.23 m³/g、5.87 nm,比表面积较高,介孔结构较大。对于介孔材料而言,高比表面积和大的介孔结构不仅可以提供大量的活性位点,还可以有效促进吸附质内扩散^[21]。

2.2 介孔γ-AlOOH吸附刚果红

2.2.1 吸附动力学

在温度25 ℃条件下,用介孔γ-AlOOH吸附pH=4.0、初始质量浓度为300 mg/L的刚果红溶液,吸附时间对其吸附性能的影响如图6所示。

由图6可知,在吸附的前20 min,介孔γ-AlOOH对刚果红的吸附速率较快,吸附量大幅升高,这是由于介孔γ-AlOOH表面活化能较高,表面存在大量活性位点,且刚果红浓度较高,刚果红分子极易扩散到介孔γ-AlOOH表面;吸附20 min后,吸附速率逐渐减慢,吸附量升幅较小,这是由于介孔γ-AlOOH外表面的刚果红分子通过介孔向内扩散速度变慢,表面的活性位点逐渐饱和,难以占据剩余的孔隙^[22];吸附120 min后达到吸附平衡状态,平衡吸附量为586.78 mg/g,脱除率达97.80%。

采用准一阶动力学模型、准二阶动力学模型和颗粒内扩散模型^[23]对动力学试验数据进行拟合,拟合结果见图7、8和表3、4。

准一阶动力学模型:

(4)

l n (q e - q t) = l n q e - k 1 t;

准二阶动力学模型:

(5)

t q t = 1 k 2 q e 2 + t q e;

颗粒内扩散模型:

(6)

q t = k d i t 0.5 + c i 。

式中:q_e—刚果红平衡吸附量,mg/g;q_t—吸附t时间时刚果红吸附量,mg/g;k₁—准一级动力学吸附速率常数,min^-1;t—吸附时间,min;k₂—准二级动力学吸附速率常数,g·mg^-1·min^-1;k_di—吸附过程中时段i的内扩散模型吸附速率常数,mg·g^-1·min^-1/2;c_i—颗粒内扩散模型常数,μg/g,反映边界层效应。

由表3看出,与准一阶动力学模型的拟合相关系数(R²=0.870 39)相比,准二阶动力学模型的拟合相关系数(R²=0.999 76)更接近于1,且准二阶动力学模型的理论吸附量(595.238 1 mg/g)比准一阶动力学模型的理论吸附量(179.693 0 mg/g)更接近实际吸附量(586.78 mg/g)。说明介孔γ-AlOOH对刚果红的吸附过程更符合准二阶动力学模型,吸附过程属于化学吸附。

颗粒内扩散模型能更深层次地描述刚果红分子在介孔γ-AlOOH表面上的吸附过程。由图8、表4可知,q_t与t⁰^.⁵之间的关系分为3个线性阶段。第1阶段为瞬时吸附,也称为外部传递过程,此时吸附速率很快,k_d1=166.123 33 mg/(g·min),c₁=-3.122 62 μg/g。这主要归因于两个方面:一是初始时刚果红浓度较高,浓度梯度较大,使得大量刚果红分子从溶液中向介孔γ-AlOOH表面扩散;二是介孔γ-AlOOH具有较高的表面活化能,能迅速捕获并吸附扩散到其表面的刚果红分子。第2阶段相对缓慢,被称为孔内传递过程(内扩散),此过程是刚果红分子从表面经孔隙向颗粒内扩散的过程,k_d2=11.963 71 mg/(g·min),c₂=477.564 57 μg/g,这是因为随反应进行,溶液中刚果红浓度逐渐下降,且介孔γ-AlOOH外表面的活性位点也逐渐减少,导致刚果红分子扩散速率变慢。第3阶段为吸附平衡阶段,此时k_d3=0.064 67 mg/(g·min),c₃=585.940 92 μg/g。3个阶段的截距均不为0,表明介孔γ-AlOOH对刚果红的吸附过程涉及颗粒内扩散,但不是吸附过程的唯一限速机制,反应过程中同时出现的其他条件也有可能控制反应速率。

2.2.2 吸附等温线

吸附等温线能揭示平衡浓度与吸附量之间的相互关系。介孔γ-AlOOH对刚果红的吸附脱除率和吸附量与平衡质量浓度的关系曲线如图9所示。可以看出,随刚果红平衡质量浓度升高,吸附量逐渐升高,最后保持在1 965.265 mg/g,达到了吸附饱和,而脱除率则逐渐降低。

吸附热力学模型是描述在吸附剂表面吸附物质分布的数学模型^[24-25]。用Langmuir^[26]和Frendlich^[27]等温吸附模型对试验数据进行拟合,可判断介孔γ-AlOOH对刚果红的吸附行为是单分子层吸附还是多分子层吸附。

Langmuir等温吸附模型:

(7)

q e = q m k L ρ e 1 + k L ρ e;

Freundlich等温吸附模型:

(8)

l n q e = l n k F + l n ρ e n 。

式中:ρ_e—吸附平衡时刚果红质量浓度,mg/L;q_m—饱和吸附量,mg/g;k_L—Langmuir等温吸附模型常数,L/mg。k_F—Freundlich等温吸附模型常数,mg^1-1/ⁿ·L^1/ⁿ·g^-1,n—Freundlich吸附强度。

图10是介孔γ-AlOOH吸附刚果红的Langmuir、Freundlich等温吸附拟合曲线,拟合参数见表5。

由表5看出:Langmuir等温吸附模型的相关系数R²(0.999 38)大于Freundlich等温吸附模型的相关系数R²(0.720 87);根据Langmuir等温吸附模型计算得出,室温下介孔γ-AlOOH对刚果红的饱和吸附量(q_m)为1 992.989 mg/g,与试验值(1 965.265 mg/g)更相近。综上,Langmuir等温吸附模型能更好地拟合介孔γ-AlOOH对刚果红的吸附行为,说明吸附过程属于单分子层吸附。

2.2.3 吸附热力学

为了深入探究吸附过程的热力学,根据式(9)~(11)计算吉布斯自由能变(ΔG)、焓变(ΔH)和熵变(ΔS)。计算结果见表6。

(9)

Δ G = - R T l n k d;

(10)

l n k d = Δ S R - Δ H R T;

(11)

Δ G = Δ H - T Δ S 。

式中:R—理想气体常数,8.314 J/(mol·K);T—热力学温度,K;k_d—分配系数。

由表6看出:在选定的温度范围内,ΔG均为负值,证明吸附过程是自发的,且ΔG随温度升高而减小,说明温度升高对介孔γ-AlOOH捕获刚果红分子有促进作用;ΔH>0,证明吸附过程是吸热的;ΔS>0,说明固液界面的混乱程度增加。综上可知,介孔γ-AlOOH对刚果红的吸附是自发、吸热且混乱的。

2.2.4 循环吸附性能测试

为了测试介孔γ-AlOOH对刚果红的循环吸附性能,进行吸附—脱附试验(解吸液为1 mol/L NaOH溶液)。在相同温度、pH条件下,用循环再生的介孔γ-AlOOH处理相同体积、浓度的刚果红溶液,重复5次,结果如图11所示。

由图11看出:5次再生后,γ-AlOOH对刚果红的吸附量仍保持在484.8 mg/g,仅下降17.64%,说明该吸附剂经过5次再生后对刚果红仍具有较好的吸附性能。

2.2.5 吸附机制

为探讨介孔γ-AlOOH对刚果红分子的主要吸附机制,用傅里叶变换红外光谱仪分析了介孔γ-AlOOH吸附刚果红前、后的结构,如图12所示。可知:刚果红在3 447 cm^-1处出现的吸收峰是由N—H的伸缩振动引起,而介孔γ-AlOOH吸附刚果红后,该吸收峰移至3 400 cm^-1处;介孔γ-AlOOH吸附刚果红前,在3 315和3 100 cm^-1处的—OH伸缩振动峰的强度在吸附后明显减弱,表明介孔γ-AlOOH的—OH与刚果红分子的—NH₂之间形成了氢键^[28];同时刚果红在1 129 cm^-1处出现的吸收峰属于—SO₃,γ-AlOOH吸附刚果红后—SO₃吸收峰出现,且强度减弱,说明刚果红中的—SO₃参与了吸附^[29];介孔γ-AlOOH吸附刚果红后,在1 070 cm^-1处的A1—O—H键与738、622 和483 cm^-1处的A1—O键的峰强度较吸附前都明显减弱,表明它们可能参与了吸附^[30]。综上推断,介孔γ-AlOOH的主要吸附机制是介孔γ-AlOOH的—OH与刚果红分子的—NH₂和—SO₃形成氢键。

3 结论

收起

以工业氢氧化铝为原料,采用直接老化-铵盐取代联合法,在脱钠剂的作用下成功合成了介孔γ-AlOOH吸附剂。在25 ℃下,用100 mg的介孔γ-AlOOH吸附pH=4.0、初始质量浓度为300 mg/L刚果红溶液,平衡吸附量为586.78 mg/g,去除率为97.80%。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,在室温下介孔γ-AlOOH对刚果红的饱和吸附量为1 965.265 mg/g;整个吸附过程是自发、吸热和混乱的,主要吸附机制是吸附质与吸附剂之间形成氢键。5次循环吸附—脱附后的介孔γ-AlOOH对刚果红的吸附量仍能保持在82.36%。

与传统方法相比,该合成方法成本低、产量高,所制备吸附剂对刚果红具有良好的吸附性能,后续还可通过复合、改性等方法改善其表面性能,从而进一步提高吸附性能。

基金

收起

国家自然科学基金-联合基金-重点支持项目(U23A20557)
广西科技计划项目重大专项(桂科AA23023033-1)
广西科技计划项目重大专项(桂科AA22067077)

参考文献

收起

文献

收起

参考文献引证文献

排序方式：

[1]

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2025年第44卷第4期

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文章信息

doi: 10.13355/j.cnki.sfyj.2025.04.010

接收时间：2024-07-31
首发时间：2025-09-09
出版时间：2025-08-20

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作者

出版历史

收稿日期：2024-07-31

基金

国家自然科学基金-联合基金-重点支持项目(U23A20557)

广西科技计划项目重大专项(桂科AA23023033-1)

广西科技计划项目重大专项(桂科AA22067077)

作者信息

¹ 桂林理工大学材料科学与工程学院,广西桂林 541004

² 桂林理工大学有色金属与材料加工新技术教育部重点实验室,广西桂林 541004

³ 桂林理工大学(南宁分校) 冶金与资源工程系,广西南宁 530000

通讯作者:

李义兵(1973—),男,博士,教授级高级工程师,主要研究方向为有色金属冶炼。E-mail:lybgems@glut.edu.cn。

何贵香(1973—),女,博士,教授,主要研究方向为湿法冶金及环境保护。E-mail:hgx@glut.edu.cn。

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

SiO₂	Fe₂O₃	Na₂O	ZnO	Al(OH)₃
0.67	1.59	0.36	0.66	96.72

SiO₂

Fe₂O₃

Na₂O

ZnO

Al(OH)₃

0.67

1.59

0.36

0.66

96.72

比表面积/(m²·g^-1)	孔隙体积/(m³·g^-1)	孔径/nm
131.26	0.23	5.87

比表面积/(m²·g^-1)

孔隙体积/(m³·g^-1)

孔径/nm

131.26

0.23

5.87

q_e,试验/(mg·g^-1)	准一阶动力学模型	准二阶动力学模型
586.78	179.693 0	-0.035 3	0.870 39	595.238 1	0.001 68	0.999 76

q_e,试验/(mg·g^-1)

准一阶动力学模型

准二阶动力学模型

q_e,理论/(mg·g^-1)

k₁/min^-1

R²

q_e,理论/(mg·g^-1)

k₂/min^-1

R²

586.78

179.693 0

-0.035 3

0.870 39

595.238 1

0.001 68

0.999 76

吸附过程	k_d_i/(mg·g^-1·min^-0.5)	c_i/(μg·g^-1)	R²
第1阶段	166.123 33	-3.122 62	0.992 69
第2阶段	11.963 71	477.564 57	0.983 35
第3阶段	0.064 67	585.940 92	0.936 65

吸附过程

k_d_i/(mg·g^-1·min^-0.5)

c_i/(μg·g^-1)

R²

第1阶段

166.123 33

-3.122 62

0.992 69

第2阶段

11.963 71

477.564 57

0.983 35

第3阶段

0.064 67

585.940 92

0.936 65

Langmuir等温吸附模型	Freundlich等温吸附模型
q_m/(mg·g^-1)	k_L/(L·mg^-1)	R²	k_F/(mg^1-1/ⁿ·L^1/ⁿ·g^-1)	n	R²
1 992.989	0.024 115	0.999 38	362.749	3.710 988	0.720 87

Langmuir等温吸附模型

Freundlich等温吸附模型

q_m/(mg·g^-1)

k_L/(L·mg^-1)

R²

k_F/(mg^1-1/ⁿ·L^1/ⁿ·g^-1)

R²

1 992.989

0.024 115

0.999 38

362.749

3.710 988

0.720 87

T/K	ΔG/ (kJ·mol^-1)	ΔH/ (J·mol^-1)	ΔS/ (J·mol^-1·K^-1)
298	-2.496	37	8.5
308	-2.581
318	-2.666

T/K

ΔG/
(kJ·mol^-1)

ΔH/
(J·mol^-1)

ΔS/
(J·mol^-1·K^-1)

298

-2.496

8.5

308

-2.581

318

-2.666