介孔三氧化二铝制备及吸附性能研究

1、洛阳理工学院毕业论文介孔三氧化二铝的制备及吸附性能研究姓 名朱泽楷系（部）环境工程与化学系专 业环境工程指导教师陈华军2013年6月2日介孔三氧化二铝的制备及吸附性能研究摘要印染废水色度高、组成复杂、有机物含量高，是较难处理的工业废水之一， 而对废水中染料的脱色是印染废水处理过程中首先需要解决的关键问题。吸附法 因其操作简单、方便有效等特点，被广泛的应用到印染废水的脱色处理中。本文采用以PEG(2 000)为模板，AI(NO3)39出0为原料，CO(NH2)2为沉 淀剂，在水热条件下的方法合成 AI2O3介孔纤维，研究AI2O3介孔纤维对亚甲基蓝 的吸附特性，包括吸附动力学和吸附等温线。介孔A

2、I2O3对亚甲基蓝的吸附等温式符合 Freundlich等温式，不遵循Langmuir 单分子层等温吸附方程，遵循 BET多分子层吸附等温方程，故吸附为多分子层吸 附。在吸附动力学的五种模型中，AI2O3对亚甲基蓝的吸附符合准二级吸附动力 学方程，相关系数R2大于0.99。关键词：介孔，三氧化二铝，制备，水热法，亚甲基蓝染料，吸附Preparation and adsorption properties of activated aluminaABSTRACTPrinting and dyeing wastewater with high, complex composition, high

3、organic content, is one of the in dustrial wastewater is difficult to be treated, and the decolorization of dye wastewater is a key issue and must be solved in the process of printing and dyeing wastewater treatment. Adsorption method because of its simple operation, convenient and effective, is wid

4、ely applied to the decolorization of dyeing wastewater. This paper uses PEG (2000) as template, Al (NO3) 3 9H2O as raw materials, CO (NH2) 2 as precipitant, under hydrothermal conditions of synthesis of Al 2O3 mesoporous fiber, Al 2O3 mesoporous fiber on the adsorption characteristics in clud ing ad

5、sorpti on kin etics and adsorptio n isotherm.AL 2O3 on the isothermal adsorption of methylene blue in accordanee with Freun dlich isotherm, do not follow the Lan gmuir mono layer adsorpti on isotherm equation, follow the BET multi molecular layer adsorption isotherm equation, the adsorption of multi

6、molecular layer adsorption. In the five model the adsorption kinetics of AI2O3 on the adsorption of methylene blue, with the two stage adsorption kinetic equati on, correlati on coefficie nt R2 is greater tha n 0.99.Keywords: mesoporous AI2O3, oxidation, hydrothermal synthesis methylene blue, adsorb

7、ention目录第1章 染料废水的来源、特点及其处理方法 31.1我国染料废水的来源 31.2染料的种类及染料废水的特点31.2.1染料的分类3122染料废水特点31.3染料废水的危害 31.4染料废水脱色处理技术研究进展41.5本实验的主要内容6第2章活性氧化铝的制备72.1试剂和仪器72.2合成方法及原理2.3实验步骤8第3章AI2O3吸附等温线研究 103.1样品的吸附实验103.1.1亚甲基蓝浓度的测定103.1.2吸附实验方法 103.1.3吸附实验结果113.2 AI2O3的吸附等温线研究 113.2.1 吸附等温线理论113.3吸附等温线小结15第4章AI2O3对亚甲基蓝吸附动力

8、学研究 164.1吸附动力学理论164.2实验部分174.2.1实验仪器174.2.2吸附动力学的实验步骤与结果 174.3动力学小结20结论22谢辞23参考文献24外文资料翻译错误！未定义书签。水是生命之源，是人类赖以生存和发展的重要物质，没有水就没有生命。水资源合理的利用可使万顷良田增产，如果利用不当，会造成良田建 华或沙漠化直至废弃。排除了大量污染物，污染了水体环境，不合理开发 地下水，造成地面沉降，海水倒灌；破坏森林植被、盲目开垦草山、草地 而导师水土流失，河流干枯量悬殊，泥沙於塞水库和河道，同时降低了水 资源的利用率，导致红旱灾害加剧；生态平衡破坏给水资源利用带来更大 困难加剧了淡水

9、的污染和供水的紧张。因此，水资源利用和环境紧密相连，水环境的研究迫在眉睫。我国人均水资源拥有量大约为2260立方米每年，是世界平均水平的1/4。地区分布很不均匀，北方地区人均水资源拥有量仅为260-490立方米每年，低于全国人均水平的1/5。尤其是华北地区人口稠密，经济较为发达，工农业生 产发展迅猛，目前成为全国缺水最严重的地区之一。另外，我国降水的年际 变化很大，年内分布不均，这种情况更加重了水资源调节利用的困难，对生 产和人民生活尤其不利。水资源的上述特点导致我国大部分地区都出现水资 源短缺问题。因为缺水，我国的现代化建设和居民生活水平的提高均受到了 限制。而与此同时，我国有限的水资源正日

10、益受到污染，水生态平衡正受到 严重破坏。自从1985年以来，我国每年都有 350-400亿吨左右的污水排放，大 约有80%的生活污水未经处理直接排放，50%左右的工业废水未达到排放标准。全国532条主要河流中大约有 82%受到不同程度的污染；全国有监测系统 的1200条河流已经有850条受到污染；90%以上城市水域受到严重污染。目前,我国七大水系的水质恶化程度还在继续加剧，范围也正在扩大。所有这些导 致了可利用水源的进一步减少和水资源供需矛盾的加剧，给经济造成巨大损 失，对人民健康产生严重影响和潜在威胁2。近年来印染废水脱色研究十分活跃，根据处理方法不同可分为：（1）物化法，如混凝、电解、氧化

11、还原、氧化法、电化学技术，吸附、离子交换法、膜分离法等，以及物理化学作用 脱色、降低化学需要量（COD ）、生物需氧量（BOD）25 ； （ 2）生化法，如厌气滤池、生物氧化沟、生物絮凝、活性污泥法、生物膜法、生物过滤、 生物吸附、生物固定化技术等，利用微生物氧化、分解、吸附水中有机物而 净化废水23。第1章 染料废水的来源、特点及其处理方法1.1我国染料废水的来源染料废水大部分由印染厂排放。印染处理的四个工序都排出废水，预处理阶段（包括烧毛、退浆、煮炼、漂白、丝光等工序）要排出退浆废水、漂白废水和丝光废水，染色工序排出染色废水，整理工序则排出整理废水3，印花工序排出印花废水和皂液废水。染料废

12、水的主要成分是染色废水3-601.2染料的种类及染料废水的特点1.2.1染料的分类在上述四类印染工序排出的废水中，染整加工过程染色工序排出的废 水最多影响最大。其中含多种染料。这些染料按离子特性可分为三类：阳 离子型、阴离子型、非离子型1.2.2染料废水特点废水中的有机物绝大部分是以苯、萘、蒽、醌等芳香团作为母体，并 带有色基团，颜色非常深，色度达500-500000 ,有很强的污染感；因为生产过程及分子结构的需要，染料物质及中间体分子往往含有极性基团，增 强了水溶性，使物质流失量加大，导致COD加大，一般可达 1000-73000mgL-1;废水的含盐量较高，很多废水呈酸性，也有一小部分呈碱

13、性；随 着染料品种的增加，并不断增强其抗光解，抗氧化，抗生化降解的性能， 这些染料废水变得越来越难处理，一般的普通方法更难以处理；染料废水 中又以染料中间体废水最难处理，染料废水是环境工作者一直未能有效解 决的的难题。1.3染料废水的危害染料废水主要有以下几种特点：1 染料废水的色度高。使受纳水体外观严重恶化，染料是造成色度的 主要因素。废水中的染料具有较强的吸光度，从而降低水体透明度，并影 响水中生物的正常生长繁殖，不利于水体自净，易造成视觉上的污染。2 染料中存在铜、锌、铬、铅、汞等有害重金属。这些重金属难以用生化的方法降解，从而它们在自然环境中具有长期残留性，并且会通过食 物链等危害人类

14、健康，因此有生物富集性，重金属汞和金属镉污染而造成 的“水俣病”、“疼痛病”等公害事件令人触目惊心。特别是Cr6+被确认为是能致癌物质，因此我们要严格控制染料废水的排放。1.4染料废水脱色处理技术研究进展染料废水是一种处理量大、色度深、毒性大、化学需氧量（COD ）高、成分复杂的有机废水，一直是废水处理领域的难题。可概括为两个处理难 点：一是化学需氧量、生物需氧量高，较难降解；二是色度高，脱色不易， 然而后者是评价废水处理效果的重要指标。因此，印染废水脱色是印染废 水处理的关键，脱色方法的研究成为印染废水处理的重要课题。1.吸附法吸附法主要用于去除水处理中的溶解性的有机物质。根据固体表面吸 附

15、性质的不同，吸附可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种，然 而大多数吸附都是上述三种吸附作用的综合结果。长久以来，吸附法一直是最重要的水处理方法之一，被人们广泛应用 于各种给水或废水处理中。利用吸附法去除水中污染物具有以下几种优点：效率高、速率快、适应能力强和容易操作。此外，由于吸附剂不溶于水的 特性，吸附只发生在固体表面，没有进一步发生化学反应，所以在水处理 过程中一般不会引入新的化学物质。随着现有吸附剂性能的不断完善以及 新型吸附剂的研制成功，吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。吸附剂是决定高效能的吸附处理过程的关键因素，吸附剂要具有吸附能力强、吸附选择性好、速度快、化学性质稳定、成

16、本低、易回收、易再 生、重复使用性能等特点。一般工业吸附剂很难同时满足这几个方面的要 求，因此，在吸附处理过程中应根据不同的场合选用不同的吸附剂。目前 常用的吸附材料有如下几种：活性炭吸附剂、矿物吸附剂、煤及煤渣吸附 剂、离子交换树脂吸附剂、天然废料吸附剂等。活性氧化铝球为白色球粒，除氟容量大、物理性能好、强度高、无毒、 无味，在水中浸泡不变软、不膨胀、不破裂，使用完全可靠，易再生、寿 命长，经本除氟剂净化后的水，能达到国家规定的饮水卫生标准，除氟效 果显著，可作为饮用水除氟或其它工业装置中的除氟。本品用作高氟水的 除氟剂，是一种具有巨大比表面积的分子吸附剂。当原水的PH值和碱度较低时，除氟容

17、量较高，大于3.0mg/g，价格比合成树脂低，还可用于饮水除砷。粒径较小可使产品外表面积比较大，一般为1-3mm，使用时与水有较大的接触面积。比表面积指标高达170m2/g以上，微孔数量巨大，可保证对水中的氟离子有很强的吸附能力和较高的除氟除砷容量。活性氧化铝是当前世界上大量使用的无机化工产品之一。由于活性氧化铝 具有多孔结构，高比表面积且处于不稳定的过渡态，因而具有较大的活性。在石油化工、化肥工业中，广泛用作催化剂、催化剂载体。活性氧化铝又 具有吸附特性，因而用作气体和液体的干燥剂、气体净化的吸附剂、饮水 除氟剂、工业污水的颜色和气味消除剂等。3. 混凝法混凝法是向废水中添加一定的化学物质，

18、通过物理或化学的作用，不 易沉降、过滤的污染物，使原先溶于废水中或呈细微状态，集结成较大颗 粒以便分离的方法。该法曾被认为是最有效最经济的脱色方法之一。混凝 剂选择适当，可使印染废水大幅脱色，COD和BOD5值大幅降低，提高被处理后废水的可生化性，因此混凝法在各种实际工程设计中为首选组合技 术手段，在高浓度印染废水处理中广泛应用。在印染废水处理中经常选用 的絮凝剂主要包括铝盐和铁盐两大系列，此外还有镁盐。混凝法的主要优 点是工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积少、对疏水性 染料脱色效率很高。4. 氧化法氧化法是印染废水脱色的主要方法之一，一般用于其他方法难以处理 而又急于脱色的高浓

19、度、高色度的印染废水。该方法脱色的原理是利用各 种氧化手段将染料共轭体系或发色基团破坏而脱色。除常规的氯氧氧化外，国内外研究的重点主要集中在臭氧氧化、过氧化氢氧化、电解氧化和光氧 化方面。按照氧化剂和氧化条件的不同，可将化学氧化法分为臭氧氧化法、芬顿试剂氧化法和高温深度氧化法三种。臭氧是良好的脱色氧化剂，对含水溶性染料废水如活性、直接、阳离 子和酸性等染料脱色率很高，对分散染料也有较好的脱色效果，但对其他 以悬浮状态存在于废水中的还原、硫化染料和涂料，脱色效果较差。芬顿试剂是Fe2+与H2O2的合称，其脱色的实质是H2O2与Fe2+反应产生强氧化性游离基 HO-，使染料分子断键而脱色，HO-是

20、目前己知的在水中氧化能力最强的氧化剂。Fen to n试剂在处理废水过程中除具有氧化作用外，还兼有混凝作用，因此脱色率较高。近年来在染料及染色废水处理中 得到了日益广泛的应用13,14。5.电化学技术电化学技术是一种有效处理印染废水色度、COD、BOD的方法，除阳离子染料外，对其他染料的脱色率均在90%以上。其原理是阳极连续失去电子，大量的Fe2+进入溶液中，形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂，它 能有效的去除染料废水中的染料胶体微粒和杂质。电化学法处理印染废水 具有设备小，占地少，运行管理方便，COD去除率高和脱色效果好等优点， 但也有沉淀生成量大及电极材料消耗量大，运行费用较高等缺点。1.5

21、本实验的主要内容本实验采用 PEG ( 2 000)为模板，AI(NO 3)3 9出0为原料，CO(NH 2)2 为沉淀剂，在水热条件下合成Al2O3介孔纤维，研究 Al2O3介孔纤维对亚甲基蓝的吸附特性，吸附特性包括吸附动力学和吸附等温线。第2章活性氧化铝的制备2.1试剂和仪器实验所用试剂为 AI(NO 3)3 9出0 (AR,西安试剂厂)，聚乙二醇 PEG2 000( CR，天津可帮化工)，CO(NH 2)2( AR，西安试剂厂)，亚甲基蓝 (浓度1g/l)，水为去离子水。水热反应釜( 50mm x 100mm，烟台科立化工设备有限公司)，马弗炉，分析天平，循环水式多用真空泵，调速多用振

22、荡器，亚甲基蓝(浓度1g/l)，离心机，723分光光度计，超声波清洗器，电 热鼓风干燥箱。2.2合成方法及原理1、以铝盐为原料用 AICI 3 6H2O，Al 2(SO4)3 18H2O，AI(NO 3)3Cl3 9H2O，KAI (SO4)4 24H2O等的水溶液与沉淀剂一氨水、NaOH、Na2CO3等溶液作用生成氧化铝水合物。AIC13 + 3NH4OH AI(OH)3 + 3NH4CI球状活性氧化铝以三氯化铝为原料有较好的成型性能。实验多使用该 法制备水合氧化铝。2、以偏铝酸钠为原料偏铝酸钠可在酸性溶液作用下分解沉淀析出氢氧化铝。此原料在工业 生产上较经济，是常用的生产活性氧化铝的路线，

23、但常因混有不易脱除的 Na+，故常用通入CO2的方法制各种晶型的 AI(OH) 3。2NaAIO2 + CO2 + H.O Na2CO3 +2 AI(OH)3 |NaAIO2 + HNO3 + H2O * NaNO3 + AI(OH), j制备过程中有 Al 3+和OH 存在是必要的，其他离子可经水洗被除掉。另外还有许多方法，它们都是为制取特殊要求的催化剂或载体而采用的。制备催化剂或载体时，都要求除去S、P、As、Cl等有害杂质，否则催化活性较差。本研究采用 PEG( 2 000 )为模板，AI(NO 3)3 9H2O为原料，CO(NH 2)2 为沉淀剂，在水热条件下合成AI2O3介孔纤维取1

24、0.00gPEG( 2 000)溶于50mL去离子水中形成透明溶液，加AI(NO 3)3 9H2O 8.00g，溶解后加r pH10 * P -A12O3 H2O 給晶CO(NH 2)2 20.00g，溶解后转移到反应釜中，填充度为7080%，在120 C水热处理24h。反应产物自然冷却后抽滤，分别用去离子水和无水乙醇洗 涤，于90T烘干，研细得前驱物。前驱物经900C煅烧得到 Al 2O3介孔纤维。沉淀是制成一定活性和物性的关键，对滤饼洗涤难易有直接影响。其 操作条件决定了颗粒大小、粒子排列和结晶完整程度。加料顺序、浓度和 速度也有影响，沉淀中 pH值不同，得到的水化物则不同。例如：当Al3

25、+倾倒于碱液中时，pH值由大于10向小于7转变。产物有各种形态水化物，不易得到均一形体。如果反向投料，若pH不超过10,只有两种形体，经老化也会趋于一种形体。为此，并流接触并维持稳定pH值，可得到均一的形体。老化是使沉淀形成不再发生可逆结晶变化的过程；同时使一次粒子再 结晶、纯化和生长；另外也使胶粒之间进一步粘结，胶体粒子得以增大。 这一过程随温度升高而加快，常常在较高温度下进行。洗涤是为了除去杂质。若杂质以相反离子形式吸附在胶粒周围而不易 进入水中时，则需用水再搅拌情况下把滤饼打散成浆状物再过滤，多次反 复操作才能洗净。若有SO42 存在则难以完全洗净。当pH近于7时，Al(OH) 3会随水

26、流失，一般应维持pH7。2.3实验步骤(1)用分析天平称取 10g聚乙二醇溶于 50ml去离子水形成透明溶液(2) 用分析天平准确称取AI(NO 3)3 9H2O 8.00g加入溶液中在振荡器上 震荡至沉淀溶解。(3) 向溶液中加入 20g尿素并将溶液转移到反应釜中填充度为70%到 80%。(4) 将反应釜置于恒温干燥箱中在120度下处理24小时。(5) 反应产物自然冷却后抽滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将滤纸包裹着沉淀放于干燥箱中在90 C下烘干，研细得前驱物。(6) 将前驱物在马弗炉中灼烧，通过程序控温在400摄氏度灼烧3h,在 600摄氏度灼烧3h，在900摄氏度灼烧5h。第3章Al

27、 203吸附等温线研究3.1样品的吸附实验3.1.1亚甲基蓝浓度的测定本实验采用分光光度法测定亚甲基蓝的浓度，首先需要绘制亚甲基蓝 的标准曲线，配置 1mg/l， 2mg/l ，4mg/l, 6mg/l ，8mg/l的亚甲基蓝溶液, 以去离子水作为参比，用723分光光度计在665nm波长处测定其吸光度，进行线性回归得到标准曲线0.300123456亚甲基蓝浓度c(mg/L)-5-2 G110 0A度光吸图3-1亚甲基蓝的标准曲线由图3-1可见，亚甲基蓝浓度在 1.0-5.0mg/L 之间，吸光度与浓度的 线性关系良好。线性方程为 4-1027 A .131，相关系数R2=0.9999 o 3.

28、1.2吸附实验方法分别称取 Al2Q0.0193g、0.0390g、0.0599g、0.0802g、0.1016g。倒 入带塞锥形瓶中，依次编号1、2、3、4、5,向锥形瓶内各加入 98ml水,取出后用移液管向3个锥形瓶中各加入2ml的1g/l亚甲基蓝溶液，混合液中亚甲基蓝的浓度为20mg/L。放入超声波清洗器中分散均化10min，放入振荡器中振荡 24h 分别将1-5号锥形瓶中溶液倒入过滤装置，过滤过程 中发现，1、2号两组溶液透过滤纸伴随滤液流下的还有粒径很小的粉末，AI2Q粒径分布广，过滤效果差，影响测定吸光度，所以，将溶液用离心分 离器分离出澄清液测定吸光度。但是由于倒澄清液时，壁上的

29、粉末会有部 分随水流冲刷流入比色皿中，测定结果偏低。仍然过滤后测定吸光度。需 要稀释的要稀释后测定。亚甲基蓝起始浓度20mg/l，在665nm波长下，测定其吸光度。根据标准曲线计算剩余亚甲基蓝浓度C。3.1.3吸附实验结果亚甲基蓝的初始浓度为20mg/L时。表3-1 1 5号样品的亚甲基蓝剩余浓度的测定样品编号12345质量m(g)0.01930.03900.05990.08020.1016吸光度A0.3190.1900.1370.1120.094浓度C (mg/L )1.3220.7930.5750.4730.398由上表可见，随着AI2O3吸附剂的增加，溶液的吸光度逐渐降低，剩余亚甲蓝浓度

30、也随着降低。表明亚甲基蓝吸附去除率随着AI2O3吸附剂的增加而增加，但 Al 2O3吸附剂质量达到一定限度时吸附去除率变化的不是 很明显。3.2 Al 2Q的吸附等温线研究3.2.1吸附等温线理论吸附等温式是在温度固定的条件下，表达吸附量同溶液浓度之间关系的数学式。目前已提出不同类型的数学式，各有其适用范围，常用的 有以下两种：(1)弗里德里希(Freundlich )等温式:1q 二 kCn 或 Igq = lg k lgC3-1nq平衡吸附量mg/g ; C平衡浓度mg / L一般认为：1的数值一般在0与1之间，其值的大小则表示浓度对吸n附量影响的强弱。1越小，吸附性能越好。丄在0.1:

31、0.5，则易于吸附；丄2nnn时难以吸附。k值可视为C为单位浓度时的吸附量，一般说来，k随温度的升咼而降低。（2）朗 格缪尔（Langmuir ）等温式：qebC 十 / 八 11 1丄1 卡 / c、C 1 x Cccq -或（1）或（2）3-21 bCq q-b C q-q q-b q-q平衡吸附量mg/g ； C平衡浓度mg / L ； q-饱和吸附量mg/g一般C值1时采用（1）式；C值较大时采用（2）式。符合Langmuir 等温式的吸附为化学吸附。化学吸附的吸附活化能一般在40: 400kJ/moL的范围，除特殊情况外，一个自发的化学吸附过程，应该是放热过程，饱K和吸附量将随温度的

32、升高而降低。b =亠为吸附与解吸的比例关系的比Kb值，b为吸附作用的平衡常数，也称为吸附系数，其值大小与吸附剂、吸附质的本性及温度的高低有关，b值越大，则表示吸附能力越强， 而且b具有浓度倒数的量纲。该 方程能较好地适合各种浓度，并且式中每一项都 有较明确的物理意义。吸附等温式是定量研究环境中胶体对各种元素 迁移的影响的重要方法。BET型它与朗格缪尔（Langmuir ）等温式的单分子模型不同，brunanuer、emmett、和t-ll-r三人假设分子在吸附剂表面上能够连续重叠、无限的吸附、是一种多分子层吸附，并由此推导出了下列吸附等温式。BET （ 理 L .（d）c-）吸附等温线进行拟合

33、，qe平衡吸附量qe（Cs -C-） aB aB（mg/g），c平衡浓度（mg/L ） ； q 饱和吸附量（mg/g ）。Cs吸附质饱和浓度（亚甲基蓝：1 x 105mg/L ） ； Ce平衡浓度， mg/L。n、k、a、b、B为常数首先，利用弗 里德里希（Freundlich ）等温式研究1 5号样品的吸附行为，按下式计算吸附量:3-3式中：q :吸附量，mg/g ；V :混合液的体积，L ；Co：亚甲基蓝初始浓度，mg/L ；C :亚甲基蓝的平衡浓度，mg/L ；m :吸附剂（Al 2O3）的用量，g。以lgq对IgC作图，实验结果见下图nlg C图3-2 Al 2O3对亚甲基蓝的Freu

34、ndlich吸附等温线由图3-2可见，Al 2O3的Freundlich吸附等温式，线性相关系数R2=0.9969，吸附符合Freundlich等温吸附。然后，利用Langmuir吸附等温式研究AI2O3号样品的吸附行为。以c/q对c作图，实验结果见下图图3-3 Al 2O3对亚甲基蓝的Langmuir吸附等温线由图3-3可见，Al2O3Langmuir吸附等温式，线性相关系数R2=0.8280C/q=-0.0082c+0.0236,斜率(1/qe)v 0所以Al 2O3对亚甲基蓝的吸附不符合 Langmuir吸附等温线。最后，利用 BET吸附等温式研究 AI2O3号样品的吸附行为。以Ce/Q

35、e(Cs-Ce)对Ce/Cs作图，实验结果见下图Ce/Cs*1000005 2 5 1 5 050.图3-4 Al 2O3对亚甲基蓝 BET吸附等温线将实验数据通过 BET多分子层吸附方程拟合计算，实验结果如图3-4所示。可见 AI2O3介孔纤维对 Ag +的吸附等温线符合 BET多分子层吸附方 程，说明吸附为多分子层吸附。3.3吸附等温线小结由以上论述可见 Al 2O3对亚甲基蓝的吸附不符合Langmuir吸附等温线吸附符合经验公式Freundlich等温吸附。并符合 BET多分子层吸附方程，进一步说明吸附为多分子层吸附。第4章Al 2O3对亚甲基蓝吸附动力学研究4.1吸附动力学理论本文采用

36、的吸附动力学模型有以下几种:颗粒内扩散方程：q=kt0.54-1q为t时刻的吸附量（mg/g）； t为吸附时间（min）； k为颗粒内扩散_Q.5速率常数（mg g min ）准二级吸附动力学方程：.丄t亠4-2q qe k2 qeqe、q分别为吸附平衡及t时刻的吸附量（mg/g ）；t为吸附时间（min）； k2为准二级吸附速率常数（g mg min ）二级动力学方程：iqe -q=k21qe4-3（mg/g）；t为吸附时间（min）；4-4qe、q分别为吸附平衡及t时刻的吸附量 k2为二级吸附速率常数（9巾9 min ）Lagergren方程（准一级吸附动力学方程）ln qe _q =ln

37、qe _kitqe、q分别为吸附平衡及t时刻的吸附量（mg/g ）；t为吸附时间（min）； kl为准一级吸附速率常数（min）二级反应模型：C1CC 1 . k C t 0 = 1 k2 Co tCo 1 k2 Co t 或 C4-5C0、C分别为溶液中初始及t时刻溶液的浓度（mg/L） ； t为吸附时间1 1（min） ； k2为二级反应速率常数 （mg min ）4.2实验部分4.2.1实验仪器KQ5200DB型数控超声波清洗器；SHB-B型循环水式多用真空泵；80-1 离心沉淀器；AR2140电子分析天平；HY-4型调速多用振荡器；VIS-723 型可见分光光度计4.2.2吸附动力学的

38、实验步骤与结果用分析天平称取 Al 2O3 0.0610g，放入带塞锥形瓶中，量取98ml水倒入锥形瓶中，放入超声波清洗器中均化分散10min，分别向锥形瓶中加入2ml 1g/l的亚甲基蓝，放入振荡器中震荡， 分别于20min，40min，60min， 80min，100min，120min时，将约10ml的溶液倒入离心分离机中过滤，滤 后稀释三倍使用分光光度计测定其吸光度A，用标准曲线求浓度 C o（1）颗粒内扩散方程：q二kf.5应用上述动力学模型， 研究AI2O3的吸附动力学，研究结果表明，Al2O3 对亚甲基蓝的吸附符合颗粒内扩散方程，颗粒内扩散方程的处理结果见下 图。图4-1 AL

39、2 03的颗粒内扩散方程由图4-1可见，吸附动力学方程q=0.4705tP.5+14.262 ,相关系数R2=0.9561 ,相关性很好。另外由方程可求出颗粒内扩散速率常数_1_0 5k=0.4705(mg g min . )。t 11(2)准二级吸附动力学方程：q qek2 qe研究Al 203的准二级吸附动力学，研究结果表明，Al 2O3对亚甲基蓝的吸附符合准二级吸附动力学方程，准二级吸附动力学方程的处理结果见下图。图4-2 AL 203的准二级吸附动力学方程由图4-2可见，吸附动力学方程为t/q=0.0503t+0.2106，相关系数 R2=0.9996，相关性很好。另外由方程可求出平衡

40、吸附量qe=19.72mg/g。准二级吸附速率常数 k2=0.0095(g mg-1 min-1)。二级动力学方程：1 k2t 丄qeqqe研究Al2O3的二级吸附动力学，研究结果表明，Al2O3对亚甲基蓝的吸附符合二级吸附动力学方程，二级吸附动力学方程的处理结果见图5-5。 O5 15 0I i1 O?9二20406080 100 120图4-3 AL2O3的二级动力学万程由图4-3可见，吸附动力学方程为1/(Qe-Q)=0.011仃-0.0168，相关系数R2=9565 ,相关性良好。另外由方程可求出二级吸附速率常数 -1 -1k2 =0.0111(g mg min )。Lagergre

41、n方程(准一级吸附动力学方程)：In qe-qi=l nqe-研究Al 203的准一级吸附动力学方程，研究结果表明，Al 2O3对亚甲基蓝的吸附符合准一级吸附动力学方程，准一级吸附动力学方程的处理结果见图4-4。0080OO -0图 4-4 Al 2O3 的 Lagergren 方程由图4-4可见，准一级吸附动力学方程为In(qe-q)=-0.0169t+1.6538 ,相关系数 R2=9725，相关性很好。另外由方程可求出准一级吸附速率常数-1& =0.0169(min )。(6二级反应模型:吋匕或令1ks研究Al 2O3的二级反应模型， 研究结果表明，Al 2O3对亚甲基蓝的吸附图4-5

42、AL2O3的二级反应模型由图4-5可见，二级反应模型方程为C0/C=0.0042t+1.9487，相关系数R2=9785，相关性良好。另外由方程可求出二级反应速率常数k2 =0.00023(L mg-1 -min-1)。4.3动力学小结运用吸附动力学的五种模型研究Al 2O3对亚甲基蓝的吸附过程。其中五种模型的方程见表4-1。表4-1吸附动力学五种模型颗粒内扩 散方程准二级吸附动力学方程二级动力学方程Lagergre n 方程（准一 级吸附动力学方程）二级反应模型.0.5q = k tt 11t +2q qek2 Qe1 1 =k21 + - QeqQeIn (qe -q )=lnq e -_

43、 = 1 + k2 Co t C将上述实验结果综合一下，得表4-2表4-2 AI2O3对亚甲基蓝吸附动力学实验结果Al2O3的颗粒内扩散方程q=0.4705tA0.5+14.262R2=0.9561Al2O3的准二级吸附动力学方 程t/q=0.0503t+0.2106R2=0.9996Al2O3的二级动力学方程1/(Qe-Q)=0.0111T-0.0168R2=0.9565Al2O3 的 Lagergren 方程In (qe-q)=-0.0169t+1.6538R2=0.9725Al2O3的二级反应方程C0/C=0.0042t+1.94872R =0.9785由表4-2可以得出，动力学五个模型

44、中，AI2O3对亚甲基蓝的吸附符合准二级吸附动力学方程，相关系数R2大于0.99 o(1) 采用 PEG (2 000)为模板，AI(NO 3)3 9H2O 为原料，CO(NH 2)2 为沉淀剂，在水热条件下可合成吸附效果较好的Al 2O3介孔纤维(2) AI2O3对亚甲基蓝的吸附等温式符合Freundlich等温式，不遵循Langmuir单分子层等温吸附方程，遵循BET多分子层吸附等温方程，故吸附为多分子层吸附。(3) 在吸附动力学的五种模型中，Al 2O3对亚甲基蓝的吸附符合准二级吸附动力学方程，相关系数R2大于0.99 o时光飞逝，一转眼即将毕业。半个学期的毕业论文也将接近尾声。论 文能

45、够得以顺利的完成，要感谢很多人对我的帮助。在做实首先，我要感谢我的指导教师陈华军老师。陈老师不仅具有令人钦佩 的人格魅力，而且具有渊博的知识。对化学领域有很多自己独特的见解和 经验。在他的指导下，我不仅学到了许多化学方面的的知识，而且对应用 化工技术专业有了更深的认识，陈华军老师对该论文从选题，构思到最后 定稿的各个环节给予细心指引与教导，使我得以最终完成毕业论文。验的整个阶段，实验室的陈华军、李冬等老师为实验仪器、药品的准备给 予了很大的帮助，衷心感谢我的老师们。在编写论文的整个过程中，陈华 军老师对我谆谆教导，在学习场所方面也提供了很多方便。他们丰富渊博 的知识、严谨的治学态度、敏锐的学术

46、思维、精益求精的工作态度以及侮 人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师们的高深精湛的造诣与严谨 求实的治学精神，将永远激励着我。再次诚心的感谢各位老师和同学，祝老师们工作顺利，身体健康！祝 同学们学业有成，身体健康！祝大家都有一个美好的前程！参考文献1 陈华军，徐伏秋，薛冬，阳永福，张秋芬银掺杂纳米羟基磷灰石抗菌粉体的水热合成及结构表征J.化学学报,2012, 70(12): 1362-1366.2 谭亚南，李枫，伊晓东，王跃敏，方维平，万惠霖.一种制备活性氧化 铝的新方法J.催化学报,2008,28 (10): 8-133 程云,周启星，马奇英等.染料废水处理技术的研究与进展J.环境污染治

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