Page 300 - 《环境工程技术学报》2022年第5期

· 1656 · 环境工程技术学报 第 12 卷

改性无烟煤孔隙中的扩散不是控制该吸附过程的主 浓度的关系采 用 Langmui 和 r Freundlic 等温吸附模
h
要因素，而是由外部传质、表面扩散、内粒扩散或者 型进行拟合。Langmui 模型基于吸附剂表面是均质的
r
多个过程组合控制 [19-20] 。 和吸附质分子间无相互作 用 2 个假设，主要用于单分
Fe-Al-Z 改性无烟煤对磷的平衡吸附量与平衡 子层吸附的拟合； 而 Freundlic 模型适用于非均质或多
h
r
层吸附的拟合 。如 表 2 所示，Langmui 和 r Freundlich
[21]
等温吸附模型的拟合系数均大 于 0.90，均能较好地
描述改性无烟煤吸附磷的过程。Langmui 模型与试
r
验数据 的 R 高 达 0.998 3，计算得到的吸附剂最大吸
2
附量（q =12.853 0 mg/g）接近试验数据（q exp =13.022
m
mg/g），由此推测磷在改性无烟煤孔隙中主要表现为
单分子层的表面吸附，该过程属于化学吸附 。
[22]
表 4 为近年来文献报道的几种改性炭材料与
Fe-Al-Z 改性无烟煤除磷效果的比较。由 表 4 可见，
r
本试验的改性无烟煤对磷的最大吸附量均高于其他
吸附材料，对水中磷的去除率可 达 99.07%，说 明 Fe-
图 4 Fe-Al-Z 改性无烟煤对磷的吸附动力学曲线拟合
r
r
Fig.4 Adsorption dynamics of phosphorus onto Fe-Al-Zr Al-Z 改性无烟煤是一种除磷性能较好，具有良好潜
modified anthracites 力的吸附材料。

表 2 Fe-Al-Z 改性无烟煤吸附磷的动力学与等温吸附模型 表 4 不同吸附剂除磷性能的比较
r
拟合参数 Table 4 Comparison of phosphorous adsorption of
Table 2 Fitting parameters of kinetic models and different adsorbent
isotherm parameters for the adsorption of phosphorus 吸附剂 吸附量/（mg/g） 数据来源
onto Fe-Al-Zr modified anthracites 硅改性花生壳生物炭 2.79 文献[23]
模型 模型参数 拟合值 污泥生物炭 9.615 文献[24]
−1
K /(min ) 0.008 6 磁性水滑石/生物炭复合材料 9.50 文献[25]
1
伪一级动力学模型 q /(mg/g) 3.256
q t = q e (1−e −K 1 t ) e 微孔碳＠粉煤灰复合材料 8.375 文献[26]
R 2 0.975 1 Fe-Al-Zr改性无烟煤 13.022 本研究
K /〔g/(mg·min)〕 0.006 0
2
伪二级动力学模型 2.3 磷的吸附机理
t 1 t q /(mg/g) 5.656
e
= +
2 为了进一步探讨吸附机理，对吸附过程 中
q t K 2 q e q e Fe-
R 2 0.998 8
Al-Z 改性无烟煤 在 0、2、5、12 的孔径分布进行了
r
h
q /(mg/g) 12.853 0
m
Langmuir模型 测定，结果如 图 5 所示。从 图 5 可以看出，2 时，溶
h
K (L/mg) 2.350
q m K L C e L
q e = 液中磷的去除率便达到 为 74.67%，与吸附前的吸附
1+ K L C e
R 2 0.998 3

K /〔(mg/g)/(mg/L) 〕 6.373 0
1/n
F
Freundlich模型
1/n 2.378
1/n
q e = K F C e
R 2 0.918 2

表 3 Fe-Al-Z 改性无烟煤吸附磷的颗粒内扩散模型
r
拟合参数
Table 3 Fitting parameters of intraparticle diffusion model
for the adsorption of phosphorus onto
Fe-Al-Zr modified anthracites
模型 参数 第一阶段 第二阶段
K /〔mg/(g·min −1/2 )〕 0.188 0.009
i
图 5 Fe-Al-Z 改性无烟煤在不同吸附时间的孔径分布曲线
r
q t = K i t 1/2 +C C/(mg/g) 2.012 5.138
Fig.5 Pore size distribution of Fe-Al-Zr modified anthracites at
R 2 0.978 7 0.648 1
different time in the adsorption process