介孔硅酸钙吸附亚甲基蓝性能研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2021-0011

无机盐工业 ›› 2021, Vol. 53 ›› Issue (10): 86-91.doi: 10.19964/j.issn.1006-4990.2021-0011

介孔硅酸钙吸附亚甲基蓝性能研究

杨权成^1,²(),张开永^1,²,郭德^1,²,石常省^1,²,马瑞欣^1,²,唐利刚^1,²,杜振毓^1,²

1.华北科技学院化学与环境工程学院,河北廊坊065201
2.河北省危险化学品安全与控制技术重点实验室

收稿日期:2021-01-06 出版日期:2021-10-10 发布日期:2021-10-11
作者简介:杨权成（1986— ）,男,博士,讲师,主要从事环境纳米材料和固废综合利用研究;E-mail： yangquancheng@126.com。
基金资助:
河北省自然科学基金项目(E20180108105);河北省自然科学基金项目(E2018508073);河北省自然科学基金项目(E2020508029);河北省高等学校青年拔尖人才计划项目(BJ2018201);中央高校基本科研业务费资助项目(3142017010);中央高校基本科研业务费资助项目(3142017104);廊坊市科技支撑计划项目(2020013036)

Research on adsorption properties of methylene blue by mesoporous calcium silicate

Yang Quancheng^1,²(),Zhang Kaiyong^1,²,Guo De^1,²,Shi Changsheng^1,²,Ma Ruixin^1,²,Tang Ligang^1,²,Du Zhenyu^1,²

1. School of Chemical and Environmental Engineering,North China Institute of Science and Technology,Langfang 065201,China
2. Hebei Key Laboratory of Hazardous Chemicals Safety and Control Technology

Received:2021-01-06 Published:2021-10-10 Online:2021-10-11

摘要/Abstract

摘要：

以煤矸石提铝尾渣制得的介孔硅酸钙为吸附材料,研究了介孔硅酸钙对亚甲基蓝的吸附性能。考察了亚甲基蓝溶液pH、吸附剂添加量、吸附时间和吸附温度等因素对吸附效果的影响。结果表明,介孔硅酸钙对亚甲基蓝表现出良好的吸附性能,在298 K、pH=11、介孔硅酸钙投加量为0.2 g/L、吸附时间为60 min条件下,亚甲基蓝的去除率达87.33%。介孔硅酸钙对亚甲基蓝的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir 吸附等温线方程,吸附方式为单分子层吸附,饱和吸附量为89.68 mg/g。吸附过程为熵增加的自发过程,升温有利于吸附。吸附焓变ΔH为62.72 kJ/mol,介孔硅酸钙对亚甲基蓝的吸附以化学吸附为主。

关键词: 介孔硅酸钙, 亚甲基蓝, 吸附, 煤矸石

Abstract:

The adsorption properties of methylene blue by mesoporous calcium silicate which prepared from alumina-extracted coal gangue were studied.The effect of methylene blue solution pH,adsorbent dosage,adsorption time and temperature on the adsorption capacity were investigated.The results indicated that mesoporous calcium silicate showed good adsorption proper-ties for methylene blue.Under the conditions of 298 K,pH of 11,the dosage of mesoporous calcium silicate of 0.2 g/L and ad-sorption time of 60 min,the removal rate of methylene blue could reach 87.33%.The adsorption process of methylene blue on mesoporous calcium silicate could be described by the pseudo second order kinetic model and Langmuir adsorption isotherm equation,indicating a monolayer adsorption process with the saturated adsorption capacity of 89.68 mg/g.The thermodynamic analysis showed that the adsorption process was a spontaneous,entropy increase process,and the higher temperature was conducive to the adsorption.The adsorption enthalpy was 62.72 kJ/mol.The adsorption of methylene blue by mesoporous calcium silicate was mainly chemical adsorption.

Key words: mesoporous calcium silicate, methylene blue, adsorption, coal gangue

中图分类号:

TQ132.32

杨权成,张开永,郭德,石常省,马瑞欣,唐利刚,杜振毓. 介孔硅酸钙吸附亚甲基蓝性能研究[J]. 无机盐工业, 2021, 53(10): 86-91.

Yang Quancheng,Zhang Kaiyong,Guo De,Shi Changsheng,Ma Ruixin,Tang Ligang,Du Zhenyu. Research on adsorption properties of methylene blue by mesoporous calcium silicate[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2021, 53(10): 86-91.

图/表 13

表1

图1

图2

表2

图3

图4

图5

表3

图6

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图7

表5

表6

参考文献 16

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吸附剂用量/ （g·L^-1）	q_e,exp/（mg·g^-1）	准一级动力学模型			准二级动力学模型
吸附剂用量/ （g·L^-1）	q_e,exp/（mg·g^-1）	q_e,calc/（mg·g^-1）	k₁/（min^-1）	R²	q_e,calc/（mg·g^-1）	k₂/ [g·（mg· min）^-1]	R²
尾渣-0.2	8.87	12.94	2.56	0.933 8	10.60	0.006 9	0.995 9
介孔-0.1	63.03	65.18	4.18	0.914 3	66.23	0.003 8	0.997 2
介孔-0.2	43.84	49.61	3.90	0.944 9	46.86	0.004 2	0.999 0
介孔-0.3	29.88	18.02	2.89	0.921 9	30.47	0.021 2	0.999 8

Langmuir模型			Freundlich模型
q_m/ （mg·g^-1）	k_L/ （L·mg^-1）	R²	k_F/ （mg·g^-1）	n	R²
89.68	0.75	0.989 6	37.58	2.84	0.957 4

T/K	C_e/（mg·L^-1）	q_e/（mg·g^-1）	K_C/（L·g^-1）	ln K_C
288.15	2.41	37.96	15.77	2.76
298.15	1.23	43.84	35.61	3.57
308.15	0.64	46.78	72.73	4.29
318.15	0.25	48.74	194.08	5.27

T/K	△G/（kJ·mol^-1）	△H/（kJ·mol^-1）	△S/（kJ·mol^-1）
288.15	-6.61	62.72	0.24
298.15	-8.86
308.15	-10.98
318.15	-13.94

次数	η/%	次数	η/%
0	87.33	3	84.32
1	86.51	4	83.24
2	85.43	5	82.18

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