pH值对吸附容量的影响研究通过使用0.0500克PAC850-1-3 30°C。ACs被添加到200毫升的铜(II)解决方案(300毫克/升)的初始小灵通2,3,4,5。解决方案被桌面酸度计测量的小灵通(缝匠肌PB-10)。小灵通是调整通过添加盐酸0.1米和0.1米的氢氧化钠溶液初始铜(II)的解决方案。

动力学和等温的研究有助于理解吸附机制。批实验的动力学进行了30°C和200毫升的铜(II)解决方案(100、200和300 mg / l)使用0.0500克PAC850-1-3 pH值5。进行了采样和分析在指定的时间间隔。批实验的等温线进行了30°C和200毫升的铜(II)解决方案(400年100,200,300,和500 mg / l)使用0.0500克PAC850-1-3 pH值5。在平衡进行了采样和分析。

几种常见模型被用来适应动力学数据,采用等温数据和平均值分析。的方程,线性形式,这些模型的绘制方法列在表中 1。

在表中, 问 _e吸附铜(II)的含量(毫克/克)在平衡; 问 _t吸附量的铜(II)在时间吗 t(毫克/克); t是接触时间(分钟); k₁是伪一阶速率常数(1 /分钟); k₂是伪二阶速率常数(g / mg·分钟); k₃是intraparticle扩散速率常数(毫克/克·敏吗^1/2); C _我的拦截intraparticle扩散模型; b朗缪尔模型常数(l /毫克); 问 _米理论最大吸附值(毫克/克); C _e是铜(II)的平衡浓度(毫克/升); K _l朗缪尔系数(l /毫克); K _F弗伦德里希系数((毫克/克)×(l /毫克)^{1 / n}); n吸附强度; 一个_T和 B_TTemkin系数; 问 _年代吸附能力(摩尔/ g); β是dr模型常数(摩尔²/ kJ²); ε是波兰尼的潜力,获得的吗 (2) ε = RT ln 1 + 1 C e 。

平均相对误差( 是 )被用来评估运动的健身和等温线模型,计算 (3) 是 % = 1 n ∑ 我 = 1 n 问 我 , c 一个 l − 问 我 , 经验值 问 我 , 经验值 × One hundred. , 在哪里 n 是符合观测的数量, 问 我 , 经验值 (毫克/ g)的观察实验,和 问 我 , c 一个 l (毫克/ g)是动能和等温线方程的估计。

吸附等温线帮助识别孔隙结构的吸附作用的惰性气体。图 1介绍了N₂adsorption-desorption等温线的政治行动委员会准备在不同活化温度和浸渍比率。

根据等温线IUPAC提出的分类,所有样品的吸附等温线基本上属于I型等温线( 24]。当P / P₀是相对较低(< 0.05),吸附容量相对压力的突然增加而提高。这一现象表明,有大量的微孔隙pac ( 25]。在狭窄的作用(奈米微孔隙),提高吸附剂和被吸附物之间的相互作用引起的微孔填充,这增加了吸附容量较低的相对压力( 26]。

在高P / P₀等温线出现相对平坦,对应于单层吸附和微孔隙缩小尺寸范围( 27, 28]。接近饱和压力时( P / P 0 > 0.99 ),发生冷凝,导致曲线上翘。不太明显的滞后环型H4通常是发现在固体狭窄的裂缝孔隙。这些循环并不清楚地观察到图 1,这表明pac也有几中孔( 14]。

ACs的吸附性能是与特定的表面积和孔隙体积。表 2提出了激活过程的影响比表面积和孔隙体积的pac。三种常见的操作参数进行了讨论,即活化温度、活化时间、浸渍比。比表面积的柚子皮只有2.15米²/ g。生化的过程后,pac的特定表面积显著增加,范围从771到1213米²/ g。

PAC 一个1 - 2被用来评估活化温度的影响(750、800、850、900°C) pac的结构特点。当温度从750增加到850°C,比表面区域从771增加到1006²/ g。活化温度对微孔体积的影响和总孔隙体积遵循了同样的趋势。此外,当激活温度从750增加到850°C,孔隙体积的比值(V_微/ V_总)从48.5%上升到72.1%。然而,当激活温度增加到900°C,比表面积和V_微/ V_总下降,这可能是因为K的消费₂有限公司₃增加,pac的内部结构被崩溃。这些结果推断出适当的温度有利于新孔的一代。在孔的形成,主要反应如下( 29日]: (4) K 2 有限公司 3 + 2 C ⟶ 2 K + 3 公司K 2 有限公司 3 ⟶ K 2 O + 有限公司 2 K 2 O + C ⟶ 2 K + 有限公司

当钾的活化温度对气化温度(770°C),气体钾可以访问内部材料和消耗骨架上的碳原子,产生新鲜的毛孔。

PAC850 - b2 s被用来评估激活时间的影响(0.5、1、2和3 h) pac的结构特点。很明显的表面区域先上升然后下降随着活化时间。增加激活时间,更多的新洞不断生成,导致增加的表面积和孔隙体积。但随着时间更长,毛孔会发生过度燃烧,和一些形成碳可以放大或破坏,导致消除表面积和孔隙体积。

PAC850-1 - c年代是用来评估的影响浸渍比pac的结构特点。从表 2,它可以看到K₂有限公司₃是一个非常有效的激活剂和激活碳高孔隙度是通过激活。表 2还显示,受胎率对孔隙的形成有很大的影响。pac的面积从819增加到1213²/ g提高受胎率从1到3。受胎率的影响在微孔体积和总孔隙体积遵循了同样的趋势。人们普遍认为,低渗比不足引起接触激活剂和碳( 30.]。因此,不完全激活诱导有限代的毛孔。随着浸渍比的增加,充分接触改善了激活,这是有利于扩大孔隙体积和孔隙大小 31日, 32]。

孔隙大小分布是一个重要的线索揭示多孔材料的吸附机制。图 2说明了pac的孔隙大小分布。吸附材料的孔通常被分为三个类别:微孔(直径< 2海里),中孔(2-50海里),和大孔隙(> 50 nm) ( 33]。它可以看到从图 2所有pac窄孔隙大小分布,包括微孔隙和中孔。毛孔pac的大多数是由微孔隙的大小从0.5到2.0纳米。所有的pac还包含与狭窄的范围从2.0到8.5纳米间隙孔。此外,图 2提出了pac准备显示不符峰值强度在不同的条件。更强的峰值出现在微孔和中孔区域的样本准备激活更高的温度和更大的浸渍比。

柚子皮的表面形态和结构性质,碳化柚子皮,并通过FE-SEM PAC850-1-3进行调查。图 3(一个)柚子皮的外表面是致密的,整洁,无孔的。碳化后,表面粗糙,偶尔有一些缝隙一些毛孔(图 3 (b))。这可能是由于高温热解引起大多数有机物(有机酸、纤维素、半纤维素、木质素等)。在柚子皮分解和挥发,留下少量的气孔和裂纹表面的碳。

相反,PAC850-1-3(图显示格式良好的毛孔和蜂窝样结构 3 (c))。这种变化证实的成功制备pac和样品大的表面积和高总量。孔隙结构成为可能更多的解决方案来访问内部的政治行动委员会,负责提供更积极的网站来吸附金属离子。

红外光谱谱可以提供宝贵的信息材料的表面官能团。图 4对红外光谱光谱的柚子皮和PAC850-1-3。它可以看到pac和弱吸收乐队比柚子皮,暗示一些官能团的前兆物理化学治疗后消失。

的吸收峰PAC850-1-3约为3410和2926 cm⁻¹表示-哦组的伸缩振动的存在(醇类、酚类和羧酸)和碳氢键组(烷烃),分别。峰值为1556厘米⁻¹可能是C = O醌结构的特点。1042厘米的巅峰⁻¹建议C = O−债券伸展在某些含氧官能团。673厘米的巅峰⁻¹是归因于在芳烃碳氢键的平面外弯曲( 34]。吸光度的山峰在872厘米⁻¹被归结为C的平面外变形−H债券,这表明PAC850-1-3更倾向于化学吸收作用过程( 35]。

溶液的pH值和电动电势表面被确定为关键因素控制金属离子吸附因为H⁺可以与金属阳离子吸附竞争网站和溶液的pH值影响官能团的电离。PAC850-1-3电动电势和pH值对吸附容量的影响呈现在图 5。

我们可以看到,pac显示负值的ζ电位范围从2到5 pH值。在进一步评估,电动电势是大约2−10 mV pH值但很快几乎−40 mV pH值3。从3到5 pH值增加,ζ电位慢慢下降到最低价值。电动电势较低意味着更多的带负电荷的表面,有利于阳离子的吸附。

图 5还显示铜(II)的吸附容量是34.11毫克/克pH值2,然后逐渐增加到最大值139.08毫克/克的pH值5。增加,pH值超出5可能导致不溶性金属氢氧化物沉淀,从而干扰吸附过程( 36, 37]。

当pH值低,越来越快的H⁺能与铜(II)吸附在ACs的网站。更多的H⁺离子使整个表面电荷对pac变得不那么消极,这阻碍了阳性铜(II)的绑定,从而导致较低的吸附。然而,随着pH值的增加,累积的带负电荷的表面,从而使更多的铜(II)删除。内的吸附能力增加pH值从2到5,这可能是由于部分水解的铜(II)。pH值的影响可能归因于交互的铜(II)、铜(哦)⁺和铜(哦)₂在ACs的表面官能团,如下( 38]: (5) R − O H 2 + ⟷ R − O H + H + R − O H ⟷ R − O − + H + R − O − + C u 2 + ⟷ R − O C u + R − O − + C u O H + ⟷ R − O C u O H 在哪里 R 表示ACs的表面; R − O − , R − O H 2 + , R − O H 表示不同的带电羟基官能团; R − O C u + 和 R − O C u O H 结合复合物的形成。除了之间的竞争 H + 和铜(II)在低pH值,更少的去质子化官能团( R − O − 等)是不良结合形成的复合物 39]。

因此,除铜(II)的最佳pH值被指出是5和所有批处理实验进行pH值。

吸附动力学是申请调查固溶体界面的吸附效率。图 6提出了铜(II)的吸附到PAC850-1-3演示了一个快速的速度在开始阶段和50%的总吸附发生在10分钟。这可能是由于pac吸附活性位点的没有被铜(II)开始。相似的结果也报道了Kocabas-Atakli et al。 5]。在那份报告中,锐钛矿纳米颗粒铜的吸附剂和动力学数据也跟着伪二阶模型。图 6提出的吸附量随着初始浓度的增加而增加,铜(II)。这可能是由于高铜(II)之间提供了更多的接触机会离子浓度和吸附活跃网站。

动力学数据被安装了三个模型,提出了在数字 7(一)- - - - - - 7 (c)。表 3列出相应的动力学参数。很明显,给更高的伪二阶模型 R²和较低,这意味着更好的选择。这表明,伪二阶模型更有效解释吸附行为。类似案件被其他研究者也报道( 40, 41]。似乎可以得出的结论是,化学吸收作用的病原反应步骤相关债券的力量通过电子铜(II)之间共享或交换和pac。

intraparticle扩散模型拟合理解扩散机制。如图 7 (c),所有的线没有通过原点,暗示intraparticle扩散过程不是病原反应步骤( 42]。但intraparticle扩散吸附过程中发挥了重要作用在较低浓度(100 mg / l),情节展示更好的线性。故事情节在更高浓度(200和300 mg / l)反映了一个两阶段的过程,最初的线性段高原(黑色线条图 7 (c))。最初的线性段隐含外表面吸附,这是一个相对快速的阶段。随后,intraparticle扩散很快就到了,继续约70分钟。最终,70分钟后,慢慢地吸附达到平衡。这表明,吸附是一个相对复杂的过程。安装线路的拦截该模型给出了一个对边界层的厚度。铜(II)吸附到pac浓度显示更高更大的边界层效应。

等温吸附试验是一个非常重要的方式来理解平衡吸附质与吸附剂之间的关系系统在给定的温度。他们也为提高吸附剂的使用至关重要。不同种类的吸附等温线模型开发了解释不同等温线的吸附行为。在这项研究中,四个著名的等温吸附模型,符合平衡数据,即朗缪尔(图 8(一个)),弗伦德里希(图 8 (b))、Temkin模型和Dubinin-Radushkevich (dr)模型。

朗缪尔模型成功应用在许多单层吸附过程 43, 44]。弗伦德里希模型是一个经验方程描述多层吸附( 45, 46]。Temkin模型还代表多层吸附过程考虑吸附的热效果( 47]。dr模型可以用来确定吸附过程进行物理( E< 8焦每摩尔)或化学(8 < E< 16焦每摩尔)( 48]。平均吸附能 E(焦每摩尔)表示 (6) E = 1 − 2 β 。

表 4列出了等温线参数。相关系数 R²从相应的阴谋被发现的表吗 1。除此之外,另一个分离参数 R_l从朗缪尔等温线参数被计算 49] (7) R l = 1 1 + C 0 , 马克斯 K l , 在哪里 C 0 , 马克斯 (毫克/升)是最高的初始浓度的解决方案(在这里 C 0 , 马克斯 =_300年), K l (l /毫克)中定义的( 2)。 R l 是一个指示器显示吸附过程是理想的如果0 < R l < 1。

图 8(一个)和表 4建议朗缪尔模型安装更好的与等温吸附数据( R²= 0.990,= 3.12%),相比其它模型。这意味着如果一个铜(II)占据一个位置,没有进一步的吸附可能发生在该网站。根据朗缪尔模型,计算最大单层吸附容量是151.35毫克/克。这表明吸附剂是一个更有效的吸收比许多其他生物材料表 5。 R l 被计算为0.0943,表明良好的吸附铜(II)。弗伦德里希系数 n还测量了吸附过程的好感度。在这项研究中, n(5.804)在1到10之间,也表明良好的吸附铜(II) ( 16, 57]。此外,dr模型表明,铜(II)的吸附到pac应该是一个因为化学吸收作用过程 E15.0焦每摩尔,这符合动力学研究的结果。