高嶺石對鹽酸四環(huán)素的吸附模型與熱力學研究-綜合性實驗(編輯修改稿)
2024-09-01 17:54 本頁面
【文章內容簡介】 35 表3 不同溫度下的Langmuir吸附模型擬合結果溫度T/(℃)1/qmKL/( g L1)1/qm/( g mg1)qm/( mg g1)KL/(L mg1)R2152535 Freundlich模型 吸附模型Freundlich方程式為：qe=KfCe1/n，經過變換后可得：lg qe=1/n lg Ce+lgKf。根據(jù)表2，以lg qe為縱坐標， lgCe為橫坐標，可以對各個溫度條件下的吸附數(shù)據(jù)進行Freundlich等溫吸附擬合，擬合結果如圖1所示。從圖1可看出，在125和35 ℃條件下，，，表明高嶺石對TC的吸附遵循Freundlich模型。說明該吸附過程存在著不同的吸附活性點?？汕蟮孟鄳奈较禂?shù)Kf，1/ n 等參數(shù)列于表4。可見，溫度越高，Kf越大，表明高嶺石對鹽酸四環(huán)素的吸附能力隨溫度的升高而增加。意味著鹽酸四環(huán)素容易在我國南方土壤中殘留。每個溫度條件下，1/，表明高嶺石對鹽酸四環(huán)素吸附非線性顯著，高嶺石存在不同的吸附位點。 圖1高嶺石對鹽酸四環(huán)素吸附的 Freundlich等溫線. 表4 不同溫度下的Freundlich吸附模型擬合結果溫度T/(℃)lgKfKf/[(mg g1)/( mg L1)n]1/nR2152535 熱力學函數(shù)應用Gibbs方程計算各熱力學函數(shù)：ΔGq=RTlnKq ΔGq=ΔHTΔSq lnKq=ΔH/RT +ΔS/R 其中K=qe/Ce。ΔG為標準吸附Gibbs自由能改變量，單位kJ/mol；ΔH為標準吸附焓變，單位kJ/mol；ΔS為標準吸附熵變，單位kJ/(molK)；R 為氣體摩爾常數(shù)，單位kJ/(molK)；T為絕對溫度(K)；K為吸附分配系數(shù)(L g1)[9]。吸附質吸附劑的吸附作用是由兩者之間的作用力引起的。有機物與吸附劑之間的作用力主要為范德華力、疏水鍵力、氫鍵力、配位交換、偶極距和化學鍵力等，這些作用力的外在表現(xiàn)為吸附過程吸附熱的變化。這樣，通過確定鹽酸四環(huán)素在高嶺石上的吸附熱力學參數(shù)，可以推測吸附的主要作用力。Von Open et al. [10]曾對50種不同極性有機化合物的吸附參數(shù)的系統(tǒng)分析，總結出了各種吸附作用力所引起的吸附焓變化范圍：范德華4~10 kJ/mol、疏水鍵約 5 kJ/mol、氫鍵2~40 kJ/mol、配位基交換約為40 kJ/mol、偶極距2~29 kJ/mol，而化學鍵大于60 kJ/mol。若以lnK為縱坐標、1/T為橫坐標進行作圖，其結果如圖2所示：lnK與1/T 間呈明顯的線性關系。擬合線性方程的斜率為ΔH/R，而在y軸上的截距表示ΔS/R。從圖2可以清楚地看出，TC初始濃度不同，擬合得的線性方程也不同。擬合方程不同，則得到了不同的ΔH、ΔS和ΔG。表明不僅反應溫度升高促進高嶺石對鹽酸四環(huán)素的吸附，而且鹽酸四環(huán)素的濃度升高也促進TC本身在高嶺石表面上的吸附，可能在本文實驗條件下礦物表面位和鹽酸四環(huán)素分子不同形態(tài)發(fā)生了某種相互促進作用。 圖2. 不同TC初始濃度下吸附常數(shù)lnK~1/T線性擬合結果.ΔH、ΔS，ΔGq這些熱力學參數(shù)能夠提供一些吸附過程中能量變化的信息，吸附熱力學與濃度是相關聯(lián)的。但目前很多關于吸附熱力學參數(shù)的計算都是在某個單一濃度條件下得到的，這樣得出的熱力學參數(shù)在吸附領域的應用是有限的。本研究中根據(jù)各濃度下的擬合線性方程，計算了不同濃度下的熱力學參數(shù)，并以熱力學參數(shù)為縱坐標，濃度為橫坐標作圖，如圖3~5所示。ΔH的絕對值大小反映吸附質與吸附劑之間作用力，若ΔH為負值時，其絕對值越大，吸附質與吸附劑之間的作用力越強。圖3顯示，ΔHq是正值，也即是說，在一定濃度范圍內，高嶺石吸附TC是一個吸熱的過程，升高溫度有利于吸附量增加。此外，隨著TC濃度增大，ΔH總體呈下降趨勢。ΔH的絕對值越大，吸附劑（高嶺石）與吸附質（鹽酸四環(huán)素）之間的作用力越大，吸附效果越明顯。然而，在TC濃度較低時，吸附焓為正值，即使是負值，其絕對值也低于40 kJ/mol，在TC低濃度的范圍內，吸附過程主要為物
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