【文章內(nèi)容簡介】 (即速率控制步驟)。一般而言，吸附反應(yīng)速度很快，可迅速在微孔表面各點(diǎn)上建立吸附平衡。因此，總的吸附速率由顆粒外擴(kuò)散或顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制，分為以下三種情況：顆粒外擴(kuò)散顆粒內(nèi)擴(kuò)散；顆粒外擴(kuò)散顆粒內(nèi)擴(kuò)散；顆粒外擴(kuò)散≈顆粒內(nèi)擴(kuò)散。對于前兩種情況，吸附速率分別由顆粒外擴(kuò)散或顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制。通常情況下，顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制整個吸附過程的條件是：混合效果良好、吸附質(zhì)濃度高、顆粒粒徑大、吸附質(zhì)和吸附劑之間的親和力差；反之，吸附過程則由顆粒外擴(kuò)散控制[12]。+性能的影響取1020目，2040目，40100目，、20mg/L的六價鉻溶液，溫度為20℃時，恒溫振蕩100min，測定吸光度，計算去除率。表31 花生殼目數(shù)對花生殼吸附Cr6+性能的影響粒徑（目）1020目2040目40100目100目以下去除率%%%%考察花生殼目數(shù)對吸附效果的影響，由表31可以看出，花生殼的吸附能力隨著花生殼目數(shù)的升高，去除率不斷上升，直至100目以下，%，可見目數(shù)對吸附率有很大的影響。由于花生殼對Cr6+的吸附以物理吸附為主，控制不同目數(shù)花生殼，從而控制其材料的比表面積，結(jié)果表明花生殼比表面積越大，吸附能亦越大[17]，粒徑100目以下的吸附效果較好，但由于粒徑較小，較難與溶液分離，故本實(shí)驗(yàn)選擇40100目花生殼作為吸附劑。+性能的影響、、20mg/L的六價鉻溶液，溫度為20℃時，恒溫振蕩100min，測定吸光度，計算去除率。圖31投加量對花生殼吸附Cr6+性能的影響考察花生殼用量對吸附的影響，由圖31可知，隨著花生殼用量的增加Cr6+去除率逐漸增大，%。由于增大花生殼用量，比表面積增大，孔道增多，使得可接受Cr6+的活性點(diǎn)位增多[6]。，隨著花生殼用量的增加去除率保持不變，甚至因花生殼與溶液難以分離導(dǎo)致去除率下降。 吸附時間對花生殼吸附Cr6+性能的影響，溫度為20℃時，恒溫振蕩20min、40min、100min、120min、140min、150min、160min，測定其吸光度，計算去除率。圖32吸附時間對花生殼吸附Cr6+性能的影響考察吸附時間對去除率的影響，由圖32所知，花生殼對的Cr6+去除率隨吸附時間延長而呈遞增趨勢。主要原因是吸附初始階段花生殼表面有大量的活性點(diǎn)位，能迅速聚集溶解于水中的Cr6+，并且較高的濃度差造成的傳質(zhì)推動力；隨著吸附反應(yīng)的不斷進(jìn)行，花生殼表面堆積了大量Cr6+，提供的活性位點(diǎn)減少，阻礙了Cr6+運(yùn)動，同時溶液中Cr6+濃度在迅速下降使Cr6+在兩相中的濃度差驅(qū)動減弱，吸附效率下降低，去除率變緩[6]。在時間為150min時，Cr6+%，而隨后去除率隨時間的延長基本保持穩(wěn)定。故本實(shí)驗(yàn)選擇吸附時間為150min。+性能的影響溶液pH會影響Cr6+水溶液中的形態(tài)，并對吸附劑上的化學(xué)官能團(tuán)活性產(chǎn)生影響[1819]。，加入100mL 20mg/L的六價鉻溶液，在溫度為20℃，恒溫振蕩150min，、、測定其吸光度，計算去除率。圖33 溶液pH對花生殼吸附Cr6+性能的影響考察溶液pH對花生殼吸附Cr6+的影響，由圖33可知，隨著pH的下降，去除率逐漸下降，以上數(shù)據(jù)表明，酸性環(huán)境有利于吸附劑對Cr6+的吸附，溶液pH的升高不利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行。當(dāng)pH=，%。+性能的影響，加入100mL 20mg/L的六價鉻溶液，恒溫振蕩150min，溫度分別為15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃時，測定其吸光度，計算去除率?？疾煳綔囟葘ㄉ鷼の紺r6+的影響，由圖34可以看出，當(dāng)溫度為20℃時，%。隨著溫度升高，去除率先上升后下降，溫度達(dá)到20℃后，去除率效率下降。故本實(shí)驗(yàn)選擇吸附溫度為20℃。圖34 吸附溫度對花生殼吸附Cr6+性能的影響，分別加入100mL溶液濃度分別為15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L、30 mg/L、35 mg/L的六價鉻溶液，溫度為20℃，恒溫振蕩150min，測定其吸光度，計算最大吸附量。Langmuir模型[20]是最常用的吸附等溫線方程，基于以下假設(shè)條件：吸附質(zhì)只能在固體表面上呈單分子層吸附；固體表面的吸附作用是均勻的；被吸附分子之間無相互作用。Cr6+在花生殼吸附量上的公式： q=（C0Ce）V/m (式21)q為平衡吸附量，㎎/g；C0為Cr6+的初始濃度濃度，g/L；Ce為Cr6+平衡時的濃度，g/L；V為Cr6+溶液的體積，L；m為花生殼質(zhì)量，g。Langmuir模型其線性表達(dá)式為： Ce/qe=Ce/qm+1/bqm (式22)式中：qe—平衡時的吸附量，mg/g；qm—飽和吸附量，mg/g；Ce一吸附平衡時Cr6+的濃度，mg/L； b一吸附速率常數(shù)，L/mg。由圖35可知，（1）Langmuir等溫吸附模型線性相關(guān)性符合較好，可以很好的描述Cr6+在花生殼上的吸附行為；（2）從Langmuir吸附等溫式的參數(shù)中可以判斷出吸附過程中存在最大飽和吸附量。表32 未改性花生殼 Langmuir相關(guān)參數(shù)（溫度20℃）模型擬合方程相關(guān)系數(shù)Langmuiry=+R2=qm =b=圖35花生殼吸附等溫模型 本章小結(jié)根據(jù)花生殼目數(shù)、花生殼用量、溶液pH、吸附時間、吸附溫度因素的條件下，使用單一變量，確定吸附最佳條件。使用花生殼對六價鉻吸附，、振蕩時間為150min、吸附溫度為20℃，花生殼目數(shù)為40100目、溶液濃度為20mg/%。第四章 改性花生殼對六價鉻離子的吸附研究 概述改性花生殼主要是指對其表面結(jié)構(gòu)特性和表面化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行改性，以適合吸附不同的污染物。表面物理結(jié)構(gòu)改性是指通過物理或化學(xué)的方法增大吸附材料比表面積，控制孔徑大小及其分布，從而提高其物理吸附性能。表面化學(xué)性質(zhì)改性主要是通過氧化還原反應(yīng)提高吸附材料表面含氧酸性、堿性基團(tuán)的相對含量以及負(fù)載金屬改性，提供特定吸附活性點(diǎn)，調(diào)節(jié)其極性、親水性以及與金屬或金屬氧化物的結(jié)合性，從而改變對極性、弱極性或非極性物質(zhì)的吸附能力[21]。目前，國內(nèi)外的改性的方法有酯化改性、甲醛/硫酸改性、磷酸改性、硝酸改性、鹽酸改性等，%，甲醛/%，%，%，%，結(jié)合以上描述及實(shí)驗(yàn)室條件，該實(shí)驗(yàn)采用甲醛/硫酸改性、硝酸改性、磷酸改性?；ㄉ鷼さ乃嵝约兹└男詫χ亟饘匐x子的吸附有較大影響。改性過程使花生殼中一些含有羥基、羧基、芳香環(huán)、C—O和C—O—C鍵的混合物被脫除。改性后花生殼的等電點(diǎn)略有升高,而和羧基有關(guān)的表面負(fù)電荷量則明顯降低。改性使羧基減少的同時也暴露了新的Cr 6+的吸附位點(diǎn)。改性還有利于增加重金屬離子在花生殼內(nèi)孔中的傳質(zhì)速率,從而使吸附達(dá)到平衡的時間略有減少[14]。 6+性能的影響采用H3PO甲醛/硫酸=1:HNO3三種改性方法, ，加入100mL、20 mg/L的六價鉻溶液，在溫度為20℃，恒溫振蕩150min，測定吸光度，計算去除率?？疾烊N改性方法對去除率的影響，%、%、%，甲醛/硫酸的去除率最高，%,故本實(shí)驗(yàn)選擇甲醛/硫酸改性。表41 不同改性方法對花生殼吸附Cr 6+性能的影響方法H3PO4甲醛/硫酸HNO3去除率%%% 投加量對改性花生殼吸附Cr 6+性能的影響、、 20mg/L的六價鉻溶液，在溫度為20℃，恒溫振蕩150min，測定吸光度，計算去除率。 圖41投加量對改性花生殼吸附Cr 6+性能的影響考察改性花生殼用量對去除率的影響，由圖41可以看出，隨著花生殼用量的增加，Cr6+去除率逐漸增大，去除率不再升高，反應(yīng)趨于平衡，%。這是由于增大花生殼用量，比表面積增大，孔道增多，使得可接受Cr6+的活性點(diǎn)位和活化官能團(tuán)增多[6]。 溶液pH對改性花生殼吸附Cr 6+性能的影響，加入100mL20mg/L的六價鉻溶液，在溫度為20℃，、恒溫振蕩150min，測定其吸光度，計算去除率。圖42溶液pH對改性花生殼吸附Cr 6+性能的影響考察溶液pH對花生殼吸附Cr6+的影響，由圖42可以看出，隨著pH的增加，去除率不斷下降。當(dāng)pH=，%。以上數(shù)據(jù)表明，酸性環(huán)境有利于吸附劑對Cr6+的吸附。一方面，pH值低時，溶液中的Cr 6+主要以HCrOCr2O42形式存在，同時質(zhì)子H+較多，花生殼表面功能基團(tuán)氨基、羧基接受質(zhì)子H+，形成正電性的—NH3+、—OH2+吸附中心，通過靜電作用，鉻陰離子可被正電吸附中心所吸附；隨著溶液pH值的增大，雖然Cr6+仍然以HCrO4, Cr2O42形式存在，導(dǎo)致對鉻陰離子吸附量的減小，可見，花生殼表面帶正電荷的功能基團(tuán)和鉻陰離子間的靜電作用在吸附過程中，起著重要的作用。另一方面，溶液pH值得增大會使Cr 6+在溶液中的形態(tài)分布發(fā)生變化，導(dǎo)致Cr2O42的數(shù)目增多，HCrO4的數(shù)目減小，從而使得Cr2O42成為占優(yōu)勢的鉻陰離