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流动注射分光光度法研究吸附剂吸附染料的行为

梁锐杰  
【摘要】: 流动注射分光光度法(Flow iniection-spectrophotometry,简称FI-S)是指将流动注射分析与分光光度法联用。它不仅克服了比色法难以在线追踪吸附剂吸附染料动力学过程的缺点,而且具有消除人工采样带来的误差,采样量少,自动化程度高等优点。本文在He G P等人工作的基础上,进一步发展了将流动注射分光光度法(FI-S)用于研究染料静态吸附动力学的实验技术,并运用FI-S考察了活性炭、交联壳聚糖、D290强碱性阴离子交换树脂吸附染料的动力学行为。在探讨染料初始浓度、吸附剂用量、温度等影响因素的同时,重点研究了存在无机盐类或甲醇的情况下,活性炭/染料、交联壳聚糖/染料体系的吸附动力学特征,以及Cl~-、Br~-、I~-、NO_3~-、SO_4~(2-)型的D290树脂吸附染料动力学行为的差异。进而根据所获得的相关吸附参数,从吸附动力学、热力学、吸附剂与染料的相互作用能几个方面分析了离子强度、温度与甲醇含量对吸附的影响。 实验结果表明: 1.在所考察的吸附环境中,活性炭吸附阴、阳离子染料的过程,交联壳聚糖吸附阴离子染料的过程,以及D290树脂吸附阴离子染料酸性铬蓝K的过程都符合固—液界面吸附动力学方程的描述;D290树脂吸附阴离子染料茜素红的过程却符合颗粒内扩散动力学方程的描述。 2.活性炭、交联壳聚糖与Cl~-型D290树脂分别吸附阴离子染料的表观速率常数都随着染料初始浓度或吸附剂用量的增大而减小。酸性铬蓝K在活性炭、Cl~-型D290树脂上的吸附等温线分别符合Freundlich方程与Langmuir方程的表述;阴离子染料曙红Y在交联壳聚糖上的吸附等温线符合Freundlich方程的表述。 3.在动力学上,离子强度(NaCl)的增大对活性炭/染料体系表现出加速吸附的效应,而对交联壳聚糖吸附阴离子染料却起到减速的作用,这主要是由两种吸附剂自身性质的差异所致。在热力学上,随着离子强度的增大,活性炭在各个温度下吸附酸性铬蓝K的自由能变化均从正值转变为负值,而吸附焓变与吸附熵变都大于零,并随着离子强度的增大而增大。在所考察的离子强度与温度下,交联壳聚糖吸附酸性铬蓝K的自由能变化皆小于零,并随着离子强度的增大而增大,随着温度的升高而减小。 【流动注射分光光度法研究吸附剂吸附染料的行为】 摘要 4.吸附剂与染料的相互作用能不仅从微观的角度反映了各种因素(染料初 始浓度、离子强度、温度等)对吸附体系的不同影响作用,而且与这些影响因素 及其宏观作用效果之间都存在着明确的相关性。 5.溶液中甲醇含量的增大,使活性炭吸附阳离子染料的速率以及交联壳聚 糖吸附阴离子染料的速率都减小,但活性炭吸附阴离子染料的速率却是增大。另 外,随着甲醇含量的增大,阳离子染料在活性炭上的平衡吸附分率变化不大,但 阴离子染料在活性炭、交联壳聚糖上的平衡吸附分率分别相应地增大与减小。 6.Cl一、Br一、I一型D290树脂对阴离子染料的吸附速率依次减小;NO3一型 DZoo树脂吸附阴离子染料的速率要明显大于5042一型DZ卯树脂的吸附速率。


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