钾长石负载二氧化锰对Ni 2+的吸附性能研究

doi:10.11962/1006-4990.2019-0115

摘要/Abstract

摘要：

以钾长石为原料,在其表面负载二氧化锰以合成二氧化锰/钾长石复合吸附材料（MnO₂/Kfs）。通过静态吸附实验考察了不同影响因素对Ni ²⁺吸附性能的影响,并对吸附过程中吸附等温特性、吸附动力学和吸附热力学进行了研究。结果表明,溶液初始pH、MnO₂/Kfs添加量、吸附时间和温度的增加均有利于MnO₂/Kfs对Ni ²⁺的吸附;在20 mL初始质量浓度为100 mg/L的Ni ²⁺溶液中,MnO₂/Kfs添加量为0.20 g、初始pH为6、298 K下吸附10 h时,MnO₂/Kfs对Ni ²⁺的吸附率达到90.68%。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型,表明MnO₂/Kfs对Ni ²⁺的吸附是以化学吸附为主的单分子层吸附;温度为298、308、318 K时,其理论最大吸附量分别为14.217、22.114、27.218 mg/g。吸附热力学结果表明,吸附是一个自发吸热熵增的过程。MnO₂/Kfs重复使用4次对Ni ²⁺仍有较高的吸附率,再生性能良好。

关键词: 钾长石, 负载, Ni ²⁺, 吸附动力学, 吸附热力学

Abstract:

With K-feldspar as raw material,MnO₂ was loaded on the surface of K-feldspar to prepare the composite adsorption material of MnO₂/Kfs.The influence of different factors on the adsorption performance of this composite material was studied by static adsorption test,and the adsorption isotherm properties,adsorption kinetics,and adsorption thermodynamic were also researched.Results showed that the increase of initial pH,MnO₂/Kfs dosage,adsorption time and temperature were all benefit for the adsorption of MnO₂/Kfs on Ni ²⁺.With the MnO₂/Kfs dosage of 0.20 g,initial pH of 6,temperature of 298 K and adsorption time of 10 h,the adsorption rate of MnO₂/Kfs on Ni ²⁺ reached 90.68% in 20 mL Ni ²⁺ solution with the initial mass concentration of 100 mg/L.The adsorption process fitted with the pseudo-second-order kinetics model and Langmuir adsorption isotherm model respectively.Above results indicated that the adsorption of MnO₂/Kfs on Ni ²⁺ belongs to monolayer chemisorptions.The theoretical maximum adsorption capacities of the MnO₂/Kfs are 14.217,22.114,27.218 mg/g when the temperature are 298,308,318 K respectively.The adsorption thermodynamic results indicated that this adsorption process is a spontaneous,endothermic and entropy increasing process.After reused for 4 times,MnO₂/Kfs still had high adsorption rate for Ni ²⁺ and good regeneration performance.

Key words: K-feldspar, loading, Ni ²⁺, adsorption kinetics, adsorption thermodynamic

中图分类号:

TQ137.12

朱慧霞,张婷,韩琮,孙丽娜,李玲. 钾长石负载二氧化锰对Ni ²⁺的吸附性能研究[J]. 无机盐工业, 2020, 52(1): 44-48.

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图/表 10

图1

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参考文献 19

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样品	比表面积/（m²·g^-1）	总孔体积/（cm³·g^-1）	平均孔径/nm
Kfs	3.480	0.009	10.458
MnO₂/Kfs	86.376	0.129	5.973

实验值	准一级动力学			准二级动力学
q_e/ （mg·g^-1）	q_e/ （mg·g^-1）	K₁/ h^-1	R²	q_e/ （mg·g^-1）	K₂/ （g·mg^-1·h^-1）	R²
9.159	4.325	0.501	0.806	9.219	0.638	0.999

温度/ K	Langmuir等温模型				Freundlich等温模型
温度/ K	q_m/ （mg·g^-1）	b/ （L·mg^-1）	R²	R_L	K_f / （mg·g^-1）	n	R²
298	14.217	0.043	0.998	0.623~0.823	6.824	9.692	0.983
308	22.114	0.032	0.997	0.586~0.861	10.340	10.848	0.910
318	27.218	0.023	0.992	0.638~0.907	11.109	9.612	0.893

ΔH/ （kJ·mol^-1）	ΔS/ （J·mol^-1·K^-1）	ΔG/（kJ·mol^-1）
ΔH/ （kJ·mol^-1）	ΔS/ （J·mol^-1·K^-1）	298 K	308 K	318 K
51.025	190.238	-5.666	-7.568	-9.471

矿物吸附材料	q_m /（mg·g^-1）（298K）	矿物吸附材料	q_m/（mg·g^-1）（298K）
钠化蒙脱土^[16]	10.650	负载 HAP改性钾长石^[18]	17.630
盐酸改性海泡石^[17]	2.360	颗粒化凹凸棒土^[19]	5.328
负载HAP改性石英砂^[1]	0.153	MnO₂/Kfs	14.217

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Study on adsorption performance of K-feldspar loaded MnO₂ for Ni ²⁺

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