脱硫渣吸附剂对Cu2的吸附动力学和热力学

硅酸盐学报

・ 396 ・2013年

DOI：10.7521/j.issn.0454–5648.2013.03.21 脱硫渣吸附剂对Cu2+的吸附动力学和热力学

郑跃国，谢继铃，李燕峰，洪明珠，罗鹏，于岩

(福州大学材料科学与工程学院，福州 350108)

摘要：以钢铁冶炼厂干法烟气脱硫产生的脱硫渣为吸附主原料制备了除铜吸附材料。探讨了吸附剂样品对含铜废水中Cu2+吸附效果；用3种动力学经验方程和两种热力学模型对吸附过程进行了动力学和热力学表征。结果表明：Cu2+的最佳吸附条件是pH值为8～9，吸附时间为1.5h以内。热力学和动力学过程拟合结果表明，吸附的动力学过程更符合准二级动力学速率方程，而Freundlich型吸附等温线模型能较好地模拟吸附剂样品对废液中Cu2+吸附的热力学过程。热力学和动力学分析结果表明，脱硫渣吸附剂对Cu2+的吸附并不是单层吸附，同时存在物理和化学吸附过程。

关键词：干法脱硫渣；铜吸附；动力学；热力学

中图分类号：TB321 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2013)03–0396–06

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Adsorption Kinetics and Thermodynamics of Desulfurization Slag Adsorbent for Copper (Ⅱ)

ZHENG Yueguo，XIE Jiling，LI Yanfeng，HONG Mingzhu，LUO Peng，YU Yan

(College of Materials Science and Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China)

Abstract: The desulfurization slag produced from steel smelting plant during flue gas desulfurization process was used as main raw materials to prepare copper (Ⅱ) (Cu2+) adsorbent. The adsorption effect of the adsorbent samples for Cu2+ ions in wastewater con-taining copper (Ⅱ) was discussed. Three adsorption empirical kinetics equations and two thermodynamics equations were used to characterize the adsorption process. The results showed that the optimum pH value for Cu2+ removal is 8 to 9 and absorption time is 1.5h. The adsorption kinetics could be best described by pseudo second-order kinetic model, whereas, the adsorption isotherms could be well described by Freundlich equation. The desulphurization slag adsorbent to Cu (Ⅱ) adsorption is not a single-layer adsorption, and exist physical and chemical adsorption process.

Key words: desulfurization slag; copper (Ⅱ) absorption; kinetics; thermodynamics

水体中的Cu2+很难被微生物分解，容易在人体内富积，并进一步转化为更具毒性的重金属有机化合物，致使人体组织过氧化进而产生病变。此外，含铜废液对水生生物和农作物的毒性也较大，当水中Cu2+浓度达0.1～0.2mg/L时，就将导致鱼类死亡。铜以离子的形态影响农作物吸收养分的机能，使农作物出现病害[1]。所以对含铜废水在排放前进行回收利用，不仅可以缓解铜对环境的污染，而且可以循环利用废水，具有一定的环境效益和经济效益。

目前，国内外处理含重金属废水的方法主要有化学沉淀法、铁氧化法、吸附法、离子交换法、电解法、光催化法，以及用新型介孔材料和基因工程技术等。各种方法都具有不同的优缺点，但综合比较，吸附法具有适用范围广泛，操作简便，吸附剂可重复利用，可回收有用重金属的优点，成为处理工业废水的首选技术[2–9]。吸附法是通过吸附剂的物理或化学吸附功能对废水进行净化处理的方法。由于吸附剂表面的原子或分子受力不均衡，表现出一定的剩余表面活性，当废液中的铜离子接触吸附剂

收稿日期：2012–08–18。修订日期：2012–12–23。

基金项目：国家自然科学基金项目(51102047)；福建省科技厅重点项目(2011Y0037)；福建省杰出青年科学基金(2012J06011)及国家

大学生实践创新计划联合资助。

第一作者：郑跃国(1991—)，男，学士。

通信作者：于岩(1972—)，女，博士，教授。Received date:2012–08–18. Revised date: 2012–12–23. First author: ZHENG Yueguo (1991–), male, Bachelor degree.

E-mail: 314372611@

Correspondent author: YU Yan (1972–), female, Ph.D., Professor. E-mail: yuyan@

第41卷第3期2013年3月

硅酸盐学报

JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY

Vol. 41，No. 3

March，2013

2013-02-28 11:08/kcms/detail/11.2310.TQ.20130228.1108.201303.396_021.html