IJCE 国际化学工程杂志》上 1687 - 8078 1687 - 806 x Hindawi 10.1155 / 2018/6568548 6568548 研究文章 研究平衡、动力学和热力学的除硼水与商业氧化镁 http://orcid.org/0000 - 0003 - 2244 - 7308 蒙塔沃Andia 哈维尔·保罗 1 http://orcid.org/0000 - 0002 - 2317 - 4690 Yokoyama 莉迪亚 2 http://orcid.org/0000 - 0002 - 0400 - 029 x 塞萨尔特谢拉 路易斯阿尔贝托。 3 Di Profio 蒋禄卡 1 皇家研究院能源y五分镍币环境 天主教大学San Pablo 阿雷基帕 秘鲁 2 葡方de Quimica Departamento de Processos Inorganicos 里约热内卢联邦大学做的 里约热内卢 RJ 巴西 ufrj.br 3 Departamento de Engenharia Quimica e材料 里约热内卢天主教大学做的 里约热内卢 RJ 巴西 puc-rio.br 2018年 11 6 2018年 2018年 20. 03 2018年 08年 05年 2018年 11 6 2018年 2018年 版权©2018哈维尔·保罗·蒙塔沃Andia et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

在目前的工作,平衡、热力学和动力学吸附水溶液的除硼的商业研究了氧化镁粉一批反应堆。除硼的吸附效率随温度从25°C到50°C。实验结果被安装到朗缪尔,弗伦德里希,Dubinin-Radushkevich (DR)吸附等温线模型。弗伦德里希模型提供了最佳拟合,和最大的单层吸附容量分别为36.11 mg·g−1。此外,实验动力学数据解释符合一级动力学模型和未遂pseudo-second-order动力学模型。结果表明,pseudo-second-order动力学模型提供了最适合。这样的结果表明,吸附过程似乎发生在两个阶段由于连续两个斜坡通过符合一级动力学模型的应用,这是证实了结果pseudo-second-order模型的调整。计算活化能( E 一个 )是45.5 kJ·摩尔−1,计算出的值 ∆G°, ∆H°, ∆S°−4.16 kJ·摩尔−121.7 kJ·摩尔−1和87.3 kJ·摩尔−1,分别。这些值确认自发和吸热吸附过程的性质,指出在固-液界面障碍增加。结果表明,硼吸附过程的控制步骤分别是物理性质。

 巴西国家石油公司 慰问Nacional de Desenvolvimento Cientifico e学府 1。介绍

石油的勘探和生产船用底土液体产生大量的废水,也称为生产水、提取以及原油( 1]。生产水海洋水库中的水发现随着油或水注入储层以恢复石油。水流产生低的早期阶段生产的水库。然而,它能达到80%的原油开采的最后几年开发的好 2]。

生产水成分可以改变根据通常包含高盐度,有机和无机物质和溶解固体水平超过40%,这使得它对环境有毒( 2, 3]。

硼是一种元素出现在生产水,和它的浓度可能会有所不同从4 mg·L−1到350 mg·L−1( 3, 4]。虽然被认为是微量元素硼的关键微生物的发展,植物、微藻,和动物,这个元素可以在0.3毫克的浓度有毒·L−1敏感的植物,在2 mg·L−1semitolerant的,4 mg·L−1宽容的人。因此,这是其中一个原因是硼需要远离水和其他废水环境保护机构( 5, 6]。

最大的硼浓度由世界卫生组织(WHO)推荐的饮用水是0.5 mg·L−1在1998年。然而,这个值被修改为2.4 mg·L−1在2011年。根据标准立法,限制所允许欧盟、英国、日本为1.0 mg·L−1。在巴西和秘鲁等南美国家,新鲜的水和废水的极限是0.5毫克·L−1和5 mg·L−1,分别。相反,在美国,限制在这个问题上不受联邦法规。美国明尼苏达州、佛罗里达和加州允许限制为0.6,0.63,1毫克·L−1分别为( 7- - - - - - 11]。

因此,生产含硼水需要治疗之前被释放回大海或被聘为hydrosource饮用水。

有许多可能的治疗除硼如电凝法、过程实现效率超过98%的综合解决方案和实际生产水域与初始浓度硼10至30毫克·L−1( 12]。其他治疗不同类型的吸附剂的吸附,包括活性炭、粉煤灰、粘土、介孔二氧化硅、氧化物、纳米粒子、生物材料、水滑石、天然矿物质( 13- - - - - - 15]。例如,一些额外的方法在实验室学习电渗析( 16),植物修复( 17, 18),和实验系统,提出了去除效率高达90% ( 19, 20.]。

然而,最广泛的过程用于硼从生产水和海水,在更大的规模、反渗透、离子交换( 21, 22]。

作为反渗透而言,除硼可以达到98%在pH = 10.5的值,因为在这个pH值,主要硼硬币硼酸是一种离子B(哦)4−有一个负电荷和更大的规模相比,硼酸(H3薄3)[ 2, 22]。在离子交换的情况下,除去硼通过吸附发生在特定的树脂,通常是通过大孔交联聚苯乙烯树脂、合成和功能化N-methyl-D-glucamine (1-amino-1-deoxy-D-glucitol;NMDG)集团实现去除效率高达99% 23- - - - - - 26]。

最常见的商业树脂用于离子交换过程Diaion CRB 02, Purolite年代108年,安伯来特ira - 743 ( 6, 27- - - - - - 30.]。

一般来说,水处理产生的初始浓度的硼树脂可以改变15到60 mg·L−1。然而,一段时间后,该树脂浸透,实现突破,和需要再生被重用 12, 31日]。

再生步骤通常包括通过一个酸溶液(H2所以4通过饱和树脂),导致与高浓度的硼酸溶液,通常在350和700 mg·L−1,它还必须治疗。

这个含硼废水的体积相关时,通过例子指石油水道终端,如圣Sebastiao水道终端从巴西国家石油公司/巴西,容量为1585345米3( 32]。由于他们的大小,它们产生大量的废水,是产品的洗脱树脂用于污水处理厂的终端。

废水的治疗由传统技术不够由于高浓度的硼。因此,在这种情况下,降水或吸附等技术似乎可行的替代方案。

通过这些治疗,硼浓度可以减少到15 - 30 mg·L−1可能允许混合废水处理与生产水和这些可以随后被离子交换树脂或反渗透。由此产生的固体残渣沉淀/吸附过程可以填埋处理或作为原料生产玻璃由于其高硼含量。在这种背景下,氧化镁是一个不错的选择,因为它是对环境友好,成本效益,无毒。此外,它显示了低水溶性,它是一种有效的吸附剂去除的污染物,如氟化物和有毒染料( 33, 34]。

当前工作的目的是评价动力学、热力学和平衡水除硼的解决方案与高含量(350 mg·L−1通过吸附在氧化镁)。

 2。实验 2.1。材料和方法

对于每一个实验,综合解决方案350 mg·L−1准备解散的硼酸(H3薄3)在蒸馏水PA。溶液的pH值调整了1 M氢氧化钠和/或1 M盐酸Sigma-Aldrich所提供的解决方案。

中使用的氧化镁吸附过程是由Magnesita SA(分别以- 500)。

 2.2。分别以描述和硼浓度分析

分析了分别以粒子的大小由一个双激光液体干燥分散粒度分析仪,CILAS 1064 l。硼浓度测定水溶液光从PerkinElmer与电感耦合等离子体发射光谱法分析,最适条件4300 dv。采用的形态是由扫描电镜(MRV)。

 2.3。实验的程序

实验进行了一批反应堆500毫升的解决方案。使用硼硅玻璃烧杯被解散,防止进一步污染物质硼硅酸盐材料(烧杯),主要是因为碱性博士的实验解决方案是搅拌的速度150 rpm, 40 g·L−1分别添加,pH值是容易调整后开始实验。溶液的pH值测量用酸度计(贝尔工程W3B)和调整1 M氢氧化钠和/或1 M盐酸(Sigma-Aldrich)的解决方案。

反应动力学的研究是由收集样本每5分钟。样本vacuum-filtered通过硝酸纤维素膜为0.4 μ米孔径(过程)。经过240分钟的反应,搅拌。

过滤后的样本保存硼浓度分析,电感耦合等离子体光谱仪(最适条件4300 dv,从PerkinElmer)。

同时,污泥样本充分干在70°C和存储进行进一步分析表面形态的扫描电镜(MRV)。

温度的影响评估过程中除硼在5°C到50°C,与初始浓度的硼350 mg·L−1。恒温维护实验期间,冷却或加热系统。

2.3.1。吸附等温线

吸附等温线评价的实验进行了一批系统,分别以浓度范围的8 g·L−164 g·L−1在三种不同温度下25°C, 40°C,和50°C,在240分钟的反应。

硼的初始浓度是350 mg·L−1,搅拌速度是150 rpm, pH值是10,温度在25°C,溶液的体积是500毫升。过滤后,样品被送到硼浓度分析。

 3所示。结果和讨论 3.1。描述的分别

制造商提供的化学成分如表所示 1。

化学成分分别以- 500 (Magnesita SA)。

试剂/成分 面积( 年代打赌)(米2·g−1) 分别以(%) 菲2O3(%) 艾尔2O3(%) SiO2(%) MnO (%) 曹(%)
分别以- 500 31.47 98年 0.4 0.1 0.15 0.1 0.9

数据 1和 2显示采用的表面形态- 500吸附过程前后,分别。结构的差异呈现在图 2是由于一层的形成H3薄3采用表面的水合作用分别为毫克(哦)2在吸附过程。

扫描电子显微镜缩微摄影前分别以- 500吸附过程:(a) 20 μm和(b) 8 μm。

扫描电子显微镜缩微摄影后的分别- 500吸附过程:(a) 20 μm和(b) 8 μm。

 3.2。吸附等温线

吸附等温线来描述材料的浓度之间的平衡水相及其浓度的表面颗粒吸附剂。本研究采用朗缪尔、弗伦德里希和Dubinin-Radushkevich模型来描述平衡吸附。

3.2.1之上。Dubinin-Radushkevich等温线

Dubinin-Radushkevich (DR)等温线是一个模型,该模型考虑了吸附在多层膜和异构表面。

博士的模型是用数学表达如下: (1) ln C 年代 = ln X 米 − k ∈ 2 , 在哪里 C 年代 是每个分别以硼吸附量(mg·g−1), X 米 最大吸附容量, k 吸附常数相关能源(摩尔2·kJ−2),∈是波兰尼的潜力。 ∈ 和 E 表达的是( 2)和( 3),分别 35]: (2) ∈ = R T ln 1 + 1 C e , (3) E = 1 2 k , 在哪里 R 气体常数(J·摩尔−1K−1), T 是温度(K)。 E (kJ·摩尔−1)是吸附的能量,其值的大小表示如果吸附的化学或物理性质。

 3.2.2。朗缪尔等温线

朗缪尔等温线模型,考虑单层吸附到一个统一的表面有有限数量的吸附网站和统一的吸附能,并给出该模型由以下方程( 36]: (4) 问 e = K l 问 马克斯 C e 1 + K l C e 。

方程( 4)可以线性化如下: (5) C e 问 e = C e 问 马克斯 + 1 问 马克斯 K l , 在哪里 C e 是在溶液中硼的平衡浓度(毫克·L−1), 问 e 硼吸附到分别的数量(mg·g−1), 问 马克斯 的最大分别以单层吸附容量(mg·g−1), K l 朗缪尔吸附常数相关能源吸附(L·毫克−1)。

 3.2.3。弗伦德里希等温线

该模型应用于吸附过程在不同的表面和可逆的吸附和承认多层吸附 37]。

弗伦德里希方程及其线性形式可以如下: (6) 问 e = K F C e 1 / n , 日志 问 e = 日志 K F + 1 n 日志 C e , 在哪里 问 e 硼吸附平衡浓度(毫克·克−1), C e 是在溶液中硼的平衡浓度(毫克·L−1), K F (L·克−1), n是弗伦德里希吸附等温线常数,与吸附容量和吸附强度,分别。

图 3显示了硼的吸附等温线分别在25 - 500°C, 40°C, 50°C。

硼的吸附等温线分别在25°C, 40°C, 50°C。

它可以观察到,25°C的吸附等温式可以分为H4-type等温线根据贾尔斯的分类等。 38]。这种类型的等温线表明adsorbate-adsorbent之间的高亲和力,和子群4表明单层膜的形成吸附剂的表面吸附物。

相反,等温线在40°C和50°C,可以看出他们是相似的l型等温线根据贾尔斯的分类等。 38]。

这种类型的等温线假定存在的离子之间的亲和力B(哦)4 -和分别,如果网站的吸附剂填充,这将是更难填补空网站与其他溶质分子。这种类型的等温线通常代表在以下机制:(1)分子吸附层和(2)上有活动网站竞争吸附剂表面吸附物分子与溶剂分子之间( 39- - - - - - 41]。

弗伦德里希,在目前的工作,朗缪尔和Dubinin-Radushkevich模型进行评估,这是使用最广泛的模型来描述一个吸附过程。

根据表中所示的结果 2模型提供了一个更好的选择,实验数据是弗伦德里希等温线的25°C, 40°C,和50°C的相关性为99%。图 4弗伦德里希等温线显示了数据调整,和表 3比较了弗伦德里希等温线之间的参数分别使用目前的工作和其他吸附剂。

参数从朗缪尔等温线得到,弗伦德里希,和Dubinin-Radushkevich模型在25°C, 40°C,分别和50°C。

温度(°C) 朗缪尔 弗伦德里希 博士
问 马克斯 (mg·克−1) B(mg·L−1) R2 n K F R2 R2
25 34.72 0.004 0.91 1.392 0.33 0.99 0.84
40 35.08 0.005 0.93 1.476 0.51 0.99 0.83
50 36.11 0.006 0.93 1.481 0.57 0.99 0.83

博士:Dubinin-Radushkevich等温线。最初的硼浓度= 350 mg·L−1搅拌速度= 150 rpm, pH = 10 t= 240分钟。

弗伦德里希的吸附等温线模型的数据调整的温度在25°C, 40°C, 50°C。最初的硼浓度= 350 mg·L−1搅拌速度= 150 rpm, pH = 10 t= 240分钟。

弗伦德里希等温线的等温线常数( K F , n),硼在不同吸附剂的吸附。

吸附剂 K F n 参考
矿山尾矿(伍利边缘) 0.004 1。4 ( 42]
Pural (76%2O3) 0.031 0.6 ( 41]
Siral (28% SiO2,72%的2O3) 0.057 1。3 ( 41]
活性氧化铝 0.440 1。4 ( 42]
分别以 0.570 1。5 现在的工作
艾尔2O3(72%)和SiO2(28%) 0.057 1。3 ( 41]
N-methyl-D-glucamine到程控 0.282 2。3 ( 23]
丹宁酸凝胶 0.113 1。4 ( 44]

一个异构等温线表明吸附剂表面和一个可逆吸附过程,认为多层的形成。然而,B离子的吸附(哦)4 -可能涉及不同的机制,如离子交换、microprecipitation、络合、螯合、静电吸引 40- - - - - - 42]。

的弗伦德里希等温线得到 K F 值为0.33,0.51和0.57的温度在25°C, 40°C,分别和50°C。的值 n,有关离子的分布B(哦)4−与吸附剂上的活跃的网站,1.392,1.476,和1.481,分别为25°C, 40°C, 50°C(表 2)。

的价值 n是一个常数,表明吸附的强度,也称为测量线性自 n等于1。在这种情况下,吸附过程是线性的;因此,吸附网站有关能量均匀,不会出现任何吸附物和吸附剂之间的相互作用。的值 n比单位小,吸附质和吸附剂之间的联系是非常微弱的,因此,这个过程不是有利于吸附和吸附能力降低。

然而,对于价值观的 n大于单位,吸附过程是有利的;因此,吸附容量增加,表明离子的吸附是有利的在实验条件下研究[ 41- - - - - - 43]。见表 3,所有的值 n弗伦德里希等温线大于单位,和增加温度从25°C到50°C,表明硼的吸附温度分别以- 500的青睐。

它也可以注意到从表 3吸附常数( K F )删除过程在不同温度高于硼与活性炭去除硼过程,获得活性氧化铝,Pural (76%2O3),Siral (SiO 28%2,72%的2O3)、丹宁酸凝胶和矿产废弃物。很明显,硼吸附的能力分别高于其他吸附剂例外N-methyl-D-glucamine SPC和中和赤泥。

 3.3。动力学分析

除硼的动力学吸附上分别研究了在目前的工作。硼是被吸附的速率最重要的参数是连续或批处理系统的设计在一个污水处理厂。因此,有必要建立时间的依赖关系在不同操作条件下的吸附过程。

吸附动力学取决于adsorbate-adsorbent交互。被吸附物去除的速度决定了居住时间要求完成吸附和可以通过动力学计算分析。

3.3.1。平衡动力学

在吸附过程中,这些溶质往往使解除吸附并返回到解决方案,反之亦然。这个过程不断发生,直到在一个给定的时间,吸附和解吸率达到一个平衡状态。因此,在这个阶段,不会有任何额外的吸附污染物的解决方案( 45- - - - - - 47]。

进行了测试以确定反应的平衡在下列条件:500毫升溶液浓度为350毫克·L−1硼的制备;然后,分别添加获得浓度为40 g·L−1,pH值维持在10和搅拌速度的150 rpm。样本收集在不同的时间段(5、10、15、20、25、30、40、50、60、90、140、190和240分钟)。

图 5显示温度对除硼的影响。

硼的吸附时间作为温度的函数。硼浓度= 350 mg·L−1pH = 10,分别以浓度= 40 g·L−1,搅拌速度= 150 rpm。

的最大吸附容量分别为7.2、7.7和8.0 mg·g−1这样的温度在25°C, 40°C,分别和50°C。

它也可以观察到,根据图 5,流程的速度大大地影响温度的增加,在25°C, 40°C,和50°C,反应的平衡达到了大约40分钟,30分钟,15分钟,分别。从这个阶段,吸附能力的变化是微不足道的。图 5还表明,在温度达到平衡的时间40°C和50°C是相对较短,这可能是未来工业应用的优势。

 3.3.2。动力学模型

1898年,Lagergren提出了动力学模型被称为“符合一级方程式”固相平衡系统基于固体的吸附能力。

之后,Ho和麦凯( 46)提出了一个Lagergren模型的修改基于污染物的浓度溶液中,被称为“pseudo-second-order方程”。

接下来,基于这些模型的动力学分析将呈现,最常见和成熟的这种类型的吸附过程。

(1)符合一级动力学模型。Lagergren模型开发了固液吸附系统和基于吸附剂的吸附容量。方程( 7)表明这个模型通常表示,最常用的模型来研究吸附过程的动力学: (7) 日志 问 米 − 问 t = 日志 问 米 − k 2.303 t 。

数据 6和 7目前的应用实验数据符合一级模型在25°C, 40°C,分别和50°C。

应用程序符合一级动力学结果的模型在温度25°C, 40°C, 50°C。硼浓度= 350 mg·L−1pH = 10,分别以浓度= 40 g·L−1,搅拌速度= 150 rpm。

调整吸附数据符合一级模型25°C。硼浓度= 350 mg·L−1pH = 10,分别以浓度= 40 g·L−1,搅拌速度= 150 rpm。

它是观察图 6有一个明显的multilinearity动力学曲线,这可能导致我们认为这个过程发生在两个阶段。图 7显示了合适的实验动力学数据符合一级25°C的模型 R2= 0.96。

(2)Pseudo-Second-Order动力学模型。pseudo-second-order模型是基于污染物的浓度的解决方案。吸附速率方程可以写成: (8) t 问 t = 1 k 问 e 2 + 1 问 e t , 在哪里 k 吸附速率常数(g·毫克−1·敏−1), 问 e 硼吸附在平衡时的浓度(毫克·克−1), 问 t 是硼的浓度在吸附剂表面的时间吗 t (mg·克−1)。常数可以通过绘制实验确定 t / 问 t 与 t 。

图 8说明了实验数据的调整pseudo-second-order动力学模型。表 4礼物的价值由其得出的动力学参数设置。

调整吸附数据pseudo-second-order模型25°C, 40°C, 50°C。硼浓度= 350 mg·L−1pH = 10,分别以浓度= 40 g·L−1,搅拌速度= 150 rpm。

硼的吸附动力学参数分别在25°C, 40°C, 50°C。

温度 符合一级模型 Pseudo-second-order模型
问 e k R2 问 e k Vo R2
(mg·克−1) (最低−1) (mg·克−1) (g·mg分钟−1) (g·mg分钟−1)
25°C 5.158 0.056 0.96 7.81 0.033 2.012 0.99
40°C - - - - - - - - - - - - 0.83 8.12 0.067 4.409 0.99
50°C - - - - - - - - - - - - 0.46 8.17 0.141 9.381 0.99

硼浓度= 350 mg·L−1pH = 10,分别以浓度= 40 g·L−1,搅拌速度= 150 rpm。

它可以观察到从表中给出的值 4pseudo-second-order模式是最适合吸附过程的实验数据 R2值0.99获得该模型的三个温度研究(25°C, 40°C,和50°C)相比 R2因符合一级模型,所得值0.96,0.83,和0.43在同一温度,分别。

的值 问 e 获得25°C, 40°C,和50°C pseudo-second-order模型7.81 mg·g−18.12 mg·g−1和8.17 mg·g−1分别,而获得的实验值在同一温度7.23 mg·g−17.75 mg·g−1和7.98 mg·g−1,分别。它可以观察到的值的比较 问 e 实验和pseudo-second-order模型获得的值 问 e 非常相似,确认删除的过程与分别遵循pseudo-second-order硼的吸附动力学。

在文学研究表明,许多模型提供整个吸附过程的澄清。然而,在许多情况下,这是不可能的,当图形呈现多重线性特性( 48]。

为了理解这些情况下,通常是把图形分成两个或两个以上的直线,表明吸附机制是由每个直线。这种做法可以帮助了解吸附机制在某种程度上( 48]。

从图 6代表应用程序的实验数据符合一级动力学模型中,可以看出吸附过程在三个温度似乎发生在两个阶段由于连续两个斜坡从模型的应用,获得证实的调整结果pseudo-second-order模型,描述了一个两步连续反应发生。

 3.3.3。表观活化能

吸附过程的表观活化能计算。速率常数的变化根据温度的增加可以由阿仑尼乌斯方程描述( 9): (9) k = k o 经验值 − E 一个 / R T , 在哪里 k 吸附速率常数(g·毫克−1·敏−1), k o 是独立的温度系数(g·毫克−1·敏−1), E 一个 是吸附活化能(kJ·摩尔−1), R 气体常数(8.314 J·摩尔−1·K−1), T 解决方案(K)的温度。

方程( 10)在线性形式可以表示如下: (10) ln k = ln 一个 − E 一个 R ⋅ 1 T 。

如图 8,都有一个线性相关性pseudo-second-order的速率常数模型及其相应的绝对温度,相关系数为0.98。图 9显示了相关实验数据的线性化阿仑尼乌斯方程。从图 9的关系, k 和 T 可以表示如下: (11) k = 3.02 × 10 6 经验值 − 45.54 / 8.314 T 。

ln的变化( k)与1 / T。

从( 11),我们可以观察到频率因子 一个 是3.02×106克·毫克−1·敏−1,活化能45.54 kJ·摩尔−1外,这是非常轻微的建议正常范围(8-40 kJ·摩尔−1),一个典型的物理吸附过程( 49- - - - - - 52]。

 3.4。热力学过程的

为了理解过程的热力学与采用的除硼吸附,一些热力学参数确定。吸附测试在不同的温度下进行使用恒温槽,在下列条件:初始硼浓度= 350 mg·L−1pH = 10,分别以浓度= 40 g·L−1,搅拌速度= 150 rpm。

温度研究25°C, 40°C,和50°C,和参数计算标准吉布斯自由能变化 ∆G°),标准焓变化( ∆H°),标准熵的变化( ∆年代°)。

在吸附过程中标准自由能变化与平衡常数( K c ),可以按照下列公式计算: (12) Δ G ° = R T ln K c , 在哪里 R 气体常数(8.314 J·摩尔−1·K−1), T 是绝对温度, K c 估计是平衡常数,可以从以下方程: (13) K c = C 年代 C e , 在哪里 C e 在平衡溶液中硼的浓度(毫克·L−1), C 年代 硼的浓度处于平衡的吸附剂(mg·L−1)。

标准焓的变化( ∆H°)和标准熵( ∆年代°)可以计算根据范托夫方程如下: (14) ln K c = Δ 年代 ° R − Δ H ° R T 。

图 9代表的情节 ln K c 和1 / T从范霍夫方程,直线的斜率 − Δ H ° / R 和拦截 y设在是 Δ 年代 ° / R ,并给出了相应的得到了热力学参数和表 5。

硼的吸附热力学参数分别在25°C, 40°C, 50°C。

温度 K c Δ G ° (kJ·mol-1) H°(kJ·摩尔−1·K−1) Δ 年代 ° (kJ·摩尔−1)
25°C 5.36 −4.16 21.75 87.33
40°C 9.61 −5.88 − −
50°C 10.29 −6.26 − −

硼浓度= 350毫克·L−1, pH = 10,分别以浓度= 40 g·L−1,搅拌速度= 150 rpm,时间= 240分钟。的积极价值标准焓 ∆H°= 21.75 kJ·摩尔−1·K−1对硼吸附上分别显示了吸热特性。

从表 5,它可以观察到,当吸附过程的温度增加25°C到40°C和40°C到50°C ∆G°价值观越来越负面的不同从−4.16 kJ·摩尔−1−5.88 kJ·摩尔−1从−5.88 kJ·摩尔−1−6.26 kJ·摩尔−1,分别。这意味着这个过程是自发的在所有温度下由于负面的价值 ∆G°。同样,随着温度的增加,B(哦)4- - - - - -被分别吸附离子具有较高的亲和力。

的 ∆G20和0°之间的物理吸附−kJ·摩尔−1400年,范围从80−−kJ·摩尔−1化学吸附( 52, 53]。的值 ∆G°在表 5表明吸附过程是由物理吸附控制。

吸附焓也是一个参数用来表示被吸附物之间的相互作用的强度和吸附剂。在物理吸附的现象,这个参数的值很低(约40 kJ·摩尔−1)因为它的特点是一个低程度的互动,是部队参与的范德瓦尔斯力的数量级。化学吸收作用现象的特点是高度的吸附物之间的交互和吸附剂的表面;焓值,在这种情况下,大约有800 kJ·摩尔−1( 51]。的 ∆H°计算这项工作是21.75 kJ摩尔−1·K−1,表明吸附过程是由物理吸附控制的。

积极的价值 ∆年代°(87.33 kJ·摩尔−1)表明,在固液界面自由度增加硼氧化镁颗粒上的吸附。

 4所示。结论

平衡,吸附的动力学和热力学研究硼氧化镁粉。

朗缪尔吸附的实验数据进行的,弗伦德里希,博士和模型,其中弗伦德里希等温线被发现更适合下硼的吸附平衡数据环境温度(25°C)和高温(40°C和50°C),分别。

此外,调查整个吸附过程的动力学进行了符合一级动力学和pseudo-second-order动力学模型。结果表明,pseudo-second-order动力学模型生成最适合所有实验数据。这样的结果表明,吸附过程在这些温度似乎发生在两个阶段由于连续两个斜坡通过符合一级动力学模型的应用,这是证实了结果pseudo-second-order模型的调整。

计算活化能( E 一个 )是45.54 kJ·摩尔−1正常范围之外的,这是非常轻微(8-40 kJ·摩尔−1),一个典型的物理吸附过程。

计算的值为 ∆G°和 ∆H°−4161.43 kJ·摩尔−1和21.75 kJ·摩尔−1,分别。这些值确认自发和吸热过程和性质也建议一个物理吸附过程。

 数据可用性

硼的分析数据用于支持本研究的发现可以从相应的作者。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

 确认

这项研究的资金是由巴西国家石油公司的研发中心和巴西国家科学技术研究委员会(CNPq)。作者感谢马里亚纳利马援助在实验工作。

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