改性鎳鐵渣吸附劑對(duì)Cr(VI)吸附性能的影響及機(jī)理分析

陸 艷，劉 欽，羅中秋，周新濤，趙曉騰，蘭 雄

(昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，昆明 650500)

0 引 言

隨著工業(yè)快速發(fā)展，人類生產(chǎn)活動(dòng)頻繁，導(dǎo)致許多污染物進(jìn)入自然環(huán)境，增加了環(huán)境質(zhì)量負(fù)荷，影響周邊生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，威脅人類健康[1-2]。重金屬因來源廣、毒性大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、不可降解、易生物累積等特點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注[3]。合金制造、電鍍、紡織、電子等行業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量的含鉻廢水，鉻作為一種強(qiáng)毒性物質(zhì)會(huì)對(duì)土壤、水環(huán)境和人類健康造成極其嚴(yán)重的危害[4-6]。因此，對(duì)鉻進(jìn)行有效凈化處理迫在眉睫。目前水體重金屬鉻污染的治理方法主要有離子交換[7-8]、膜分離[9-11]、化學(xué)沉淀[12]、吸附[13]等。離子交換法去除率較高但只能在低濃度下有效去除鉻且操作成本昂貴[14-16]；化學(xué)沉淀法會(huì)產(chǎn)生大量污泥，容易造成二次污染[17]；吸附法因其處理效果好、適應(yīng)范圍廣、吸附質(zhì)便于回收利用、吸附劑來源廣泛等優(yōu)點(diǎn)，在重金屬處理中有巨大優(yōu)勢(shì)[18-21]。吸附法處理效果主要取決于所用的吸附劑，因此開發(fā)高效、低成本、可再生的吸附劑是目前吸附法處理鉻廢水的重要研究課題。目前，有學(xué)者利用四硅酸四乙酯、四乙氧基硅烷等純物質(zhì)制備功能性介孔二氧化硅，對(duì)重金屬進(jìn)行吸附處理[22-25]，但其制備成本高且吸附容量小。尋找合適硅源以制備高吸附容量二氧化硅吸附劑成為重要研究方向。

鎳鐵渣是冶煉鎳鐵合金過程中形成的固體廢渣，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1 t鎳將產(chǎn)生約14 t的鎳鐵渣[26]，其主要化學(xué)組成為SiO2、MgO、Fe2O3、CaO、Al2O3，其中SiO2含量高達(dá)55%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))[27]。目前對(duì)鎳鐵渣的主要處理方式仍為堆存處理[28-29]，少量資源化利用主要為鎂的提取回收，對(duì)SiO2利用極少。SiO2因表面積高和機(jī)械強(qiáng)度高而在吸附領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?；诖?，以鎳鐵渣為低廉硅源，通過硝酸酸浸提高鎳鐵渣中鎂橄欖石活性，制備無定形SiO2，同時(shí)利用表面活性劑將疏水官能團(tuán)引入，改變其表面性能和結(jié)構(gòu)，提高對(duì)Cr(VI)的吸附能力，并通過批量吸附試驗(yàn)研究不同因素對(duì)吸附重金屬Cr(VI)的影響。采用XRD、BET、SEM-EDS、FTIR、XPS等測(cè)試手段對(duì)改性吸附劑進(jìn)行表征分析，確定其吸附機(jī)理。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原料與試劑

所用原料為電爐鎳鐵渣(ferronickel slag， FS)，取自廣西北海某鎳業(yè)責(zé)任有限公司，其化學(xué)組成如表1所示。十六烷基三甲基溴化銨(C19H42NBr， CTAB)、十二烷基硫酸鈉(CH3(CH2)11OSO3Na， SDS)、聚乙二醇-6000(HO(CH2CH2O)nH， PEG6000)、重鉻酸鉀(K2Cr2O7)、硝酸(HNO3)、氫氧化鈉(NaOH)、鹽酸(HCl)購買于天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司。

表1 鎳鐵渣的主要化學(xué)組成Table 1 Main chemical composition of ferronickel slag

1.2 改性FS制備

將FS置于80 ℃干燥箱中干燥24 h，用滾筒式球磨機(jī)粉磨2 h后，用48 μm篩篩分，得到FS粉末；在燒杯中加入100 mL 4 mol/L硝酸，再加入0.6 g陽離子表面活性劑，升高溫度到40 ℃，攪拌溶解，即為改性混合液；將3 g FS粉末加入改性混合液中，在油浴鍋中加熱攪拌，冷凝回流狀態(tài)下90 ℃反應(yīng)24 h，過濾并洗滌濾渣至中性，烘干即得到改性FS粉末吸附劑。

1.3 批量吸附試驗(yàn)

用1 000 mL容量瓶溶解2.829 g K2Cr2O7配制1 000 mg/L Cr(VI)溶液，通過稀釋獲得不同濃度梯度以便于下一步吸附試驗(yàn)。將100 mg吸附劑加入到裝有100 mL 100 mg/L Cr(VI)溶液的燒瓶中，在溫度為25 ℃、振幅為160 r/min的振蕩器中進(jìn)行振蕩吸附。考察吸附時(shí)間(0～3 h)、pH值(1～7)和Cr(VI)濃度(60～200 mg/L)對(duì)吸附過程的影響。溶液pH值通過添加0.1 mol/L HCl和0.1 mol/L NaOH溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)。

根據(jù)二苯碳酰二肼分光光度法測(cè)定濾液中Cr(VI)的濃度。Cr(VI)去除率(ω)和吸附容量(Qt)根據(jù)式(1)、式(2)計(jì)算[30]。

ω=(C0-Ct)/C0×100%

(1)

Qt=(C0-Ct)V/m

(2)

式中：C0和Ct分別為吸附初始時(shí)刻和t時(shí)刻的Cr(VI)濃度，C0為100 mg/L；V為溶液的體積，L；m為吸附劑質(zhì)量，g。每個(gè)方案進(jìn)行3組平行試驗(yàn)，相關(guān)圖中的誤差線代表數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1.4 測(cè)試與表征

使用德國(guó)Bruker D8 Advance型X射線衍射儀(XRD)分析吸附劑晶體結(jié)構(gòu)及組成，掃描角度(2θ)為10°～80°。利用美國(guó)Micromeritics ASAP 2020氣體吸附儀(BET)分析氮?dú)馕?脫附曲線，測(cè)得吸附劑的比表面積、孔徑分布和孔容等參數(shù)，脫氣環(huán)境溫度為200 ℃，最大脫氣持續(xù)時(shí)間為4 h。采用日本Hitachi S-4800場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FTSEM)對(duì)原料和改性FS粉末的微觀形貌進(jìn)行分析。使用德國(guó)Bruker Vertex 80V傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)在400～4 000 cm-1的范圍內(nèi)分析樣品所含基團(tuán)種類，確定其化學(xué)組成。通過美國(guó)賽默飛VG MULTILAB 2000型X射線光電子能譜(XPS)測(cè)定樣品表面化學(xué)性質(zhì)。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸附劑表征分析

圖1為FS改性前后的XRD譜。如圖1所示，原料FS主要礦物相為鎂橄欖石(Mg2SiO4)。經(jīng)酸化和CTAB聯(lián)合改性后鎂橄欖石特征峰消失，在23°左右出現(xiàn)了二氧化硅的無定形峰，說明FS經(jīng)酸化-CTAB聯(lián)合改性后，原料中的硅質(zhì)組分轉(zhuǎn)化為了無定形SiO2。

圖2為FS改性前后的N2吸附-脫附等溫線。由圖2可知，原料FS呈現(xiàn)Ⅲ型等溫線，沒有明顯的滯后回線，表明其對(duì)N2的吸附能力較低，與N2的相關(guān)力較弱。FS改性后顯示出了與典型的IV等溫線和H3磁滯回線耦合的相似之處，即FS改性后為介孔結(jié)構(gòu)。表2對(duì)FS改性前后的比表面積和孔結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比，F(xiàn)S比表面積從11.64 m2/g增加到180.60 m2/g，得到較大提升，根據(jù)掃描電子顯微鏡照片可明顯看出改性混合液將FS緊實(shí)的塊狀鎂橄欖石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱怂缮⒌臒o定形二氧化硅，其高比表面積為Cr(IV)吸附提供了大量吸附位點(diǎn)。

圖1 FS改性前后的XRD譜Fig.1 XRD patterns of FS before and after modification

圖2 FS改性前后的N2吸附-脫附等溫線Fig.2 N2 adsorption-desorption isotherms of FS before and after modification

表2 FS改性前后的比表面積與孔隙結(jié)構(gòu)Table 2 Specific surface area and pore structure of FS before and after modification

圖3為FS改性前后的SEM照片和EDS能譜。由圖3可以觀察到:原料FS以結(jié)晶相為主，形態(tài)為不規(guī)則的塊狀結(jié)構(gòu)；改性后FS主要由1 μm左右的分散板狀顆粒組成，顆粒之間出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，這是因?yàn)楦男院驠S中的鎂橄欖石由原來的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚暂^大的無定形二氧化硅，此外CTAB使顆粒表面極性增加，彼此之間易發(fā)生反應(yīng)，團(tuán)聚在一起。從EDS分析可看出Mg含量急劇下降，C含量有所增加，N含量也有所增加，這是因?yàn)殒V橄欖石在酸性條件下溶解，形成了無定形二氧化硅，這與XRD分析一致，而CTAB表面活性劑附著在二氧化硅表面導(dǎo)致其C含量明顯增加。

圖3 FS改性前后的SEM照片和EDS能譜Fig.3 SEM images and EDS patterns of FS before and after modification

2.2 Cr(VI)的吸附性能研究

2.2.1 表面活性劑對(duì)Cr(VI)吸附效果的影響

圖4 CTAB、SDS和PEG6000表面活性劑對(duì) Cr(VI)吸附效果的影響Fig.4 Effects of CTAB, SDS and PEG6000 surfactants on Cr(VI) adsorption

在Cr(VI)溶液濃度為100 mg/L、初始pH值為2、接觸時(shí)間為2 h條件下，考察三種不同離子種類的表面活性劑(陽離子表面活性劑CTAB、陰離子表面活性劑SDS、非離子表面活性劑PEG6000)對(duì)酸化FS吸附Cr(VI)效果的影響，結(jié)果見圖4。由圖4可知，采用陰離子表面活性劑SDS制備的吸附劑對(duì)Cr(VI)的吸附效果最差，這是因?yàn)镃r(VI)在水體中主要以含氧陰離子形式存在，陰離子表面活性劑對(duì)同屬于陰離子的鉻酸根離子具有排斥作用。非離子表面活性劑PEG6000改性FS的吸附效果有所提高，但提高效果并不理想，效果的提高歸因于表面活性劑對(duì)SiO2有分散作用，增加了吸附位點(diǎn)。CTAB改性的FS吸附效果最好，高達(dá)99.15%，由于CTAB表面活性劑屬于陽離子表面活性劑，改性過程附著在酸化FS產(chǎn)生的無定形二氧化硅表面，對(duì)溶液中的鉻酸根離子具有靜電吸引作用，因此吸附效果得到明顯提高。

2.2.2 CTAB摻量對(duì)Cr(VI)吸附效果的影響

在初始Cr(VI)濃度為100 mg/L、初始pH值為2、接觸時(shí)間為2 h條件下，研究CTAB摻量對(duì)Cr(VI)吸附效果的影響(見圖5)。從圖5中可以看出，隨著CTAB摻量增加，對(duì)Cr(VI)的去除率也越來越大，當(dāng)CTAB含量為20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，Cr(VI)去除率達(dá)最大，為99.15%。這可能歸因于隨著CTAB含量增加，附著在SiO2表面的CTAB增多，吸附劑所帶極性增強(qiáng)，對(duì)鉻酸根離子的靜電吸引力增大，吸附效果得到加強(qiáng)。此外，CTAB可增加SiO2分散性，隨著CTAB含量增加，吸附劑比表面積增大，吸附位點(diǎn)增多，吸附效果得到大幅度提升。

2.2.3 吸附劑摻量對(duì)Cr(VI)吸附效果的影響

吸附劑用量是影響吸附過程的重要因素，吸附劑用量決定了恒定離子濃度的吸附劑容量。在Cr(VI)濃度為100 mg/L、初始pH值為2、接觸時(shí)間為2 h條件下，考察吸附劑摻量(0.05～0.30 g)對(duì)Cr(VI)吸附效果的影響，結(jié)果見圖6。由圖6可知，隨著吸附劑摻量增加，Cr(VI)吸附率從40.15%迅速增加到99.15%。這是因?yàn)殡S著吸附劑質(zhì)量增加，吸附位點(diǎn)增加，吸附劑與Cr(VI)接觸面積增加，增大了Cr(VI)與吸附劑結(jié)合的可能性。然而，當(dāng)吸附劑摻量較高時(shí)，吸附率基本保持不變，吸附容量卻從40.15 mg/g降低到了16.67mg/g，這是因?yàn)槲絼┗钚晕稽c(diǎn)飽和度降低，吸附劑顆粒易團(tuán)聚，從而導(dǎo)致可用表面積減少和擴(kuò)散路徑長(zhǎng)度增加。

圖5 CTAB摻量對(duì)Cr(VI)吸附效果的影響Fig.5 Effect of CTAB content on Cr(VI) adsorption

圖6 吸附劑摻量對(duì)Cr(VI)吸附效果的影響Fig.6 Effect of adsorbent content on Cr(VI) adsorption

2.2.4 溶液初始pH值對(duì)Cr(VI)吸附效果的影響

2.2.5 Cr(VI)濃度對(duì)Cr(VI)吸附效果的影響

在pH值為2、接觸時(shí)間為2 h條件下，考察Cr(VI)初始濃度對(duì)Cr(VI)吸附效果的影響(見圖8)。從圖8可以看出，隨著Cr(VI)從60 mg/L增加到180 mg/L，吸附劑對(duì)Cr(VI)的吸附率從100%降到了90.9%，吸附容量從15.00 mg/g增加到了40.91 mg/g。吸附容量隨著濃度的增加而增加是因?yàn)镃r(VI)的轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)力增強(qiáng)和擴(kuò)散阻力降低以及Cr(VI)與吸附劑表面之間的有效碰撞增加。吸附率的降低是因?yàn)殡x子濃度增加，吸附劑活性位點(diǎn)總量不變。

圖7 溶液初始pH值對(duì)Cr(VI)吸附效果的影響Fig.7 Effect of initial solution pH value on Cr(VI) adsorption

2.3 Cr(VI)吸附模型

2.3.1 Cr(VI)等溫吸附

吸附平衡等溫線能評(píng)估吸附劑的最大吸附容量(qm)，還能解釋吸附分子與吸附劑表面的相互作用方式。其中，Langmuir等溫方程用于描述Cr(VI)在吸附劑表面的單分子層吸附現(xiàn)象，相當(dāng)于假設(shè)飽和位點(diǎn)的數(shù)量有限；Freundlich等溫方程是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)方程，用于描述Cr(VI)在吸附劑表面的多層吸附現(xiàn)象，并考慮在吸附劑表面發(fā)生了異質(zhì)性吸附;Tempkin等溫方程用于觀察吸附Cr(VI)過程的焓；而Dubinin-Radushkevich(D-R)等溫方程用于分析Cr(VI)和吸附劑之間的相互作用，通過高斯能量分布在非均質(zhì)表面上描述吸附機(jī)理。等溫方程如式(3)～(8)所示。

(3)

(4)

Tempkin等溫方程：

qe=BlnA+BlnCe

(5)

(6)

(7)

(8)

式中：Ce為Cr(VI)溶液的平衡濃度，mg/L；qe為平衡時(shí)吸附劑對(duì)Cr(VI)的吸附容量，mg/g；qm為對(duì)Cr(VI)理論最大吸附容量，mg/g；KL為L(zhǎng)angmuir常數(shù)，L/mg；KF為與溫度、吸附劑性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，mg1-n·Ln·g-1；n為與溫度有關(guān)且大于1的常數(shù)；A和B為Tempkin常數(shù)；R為通用氣體常數(shù)，J·mol-1·K-1;T為絕對(duì)溫度,K;Z為Tempkin等溫線吸附熱，J/mol；β為D-R吸附等溫線常數(shù)，mol2/J2；ε為Polanic吸附勢(shì)能，J/mol；E為吸附過程自由能，J/mol。

根據(jù)初始濃度對(duì)Cr(VI)吸附效果的影響，在100～180 mg/L條件下根據(jù)其吸附率和吸附容量結(jié)果按照不同等溫線方程進(jìn)行擬合，擬合曲線見圖9，擬合參數(shù)見表3。根據(jù)圖9的R2值可知，與Freundlich、Tempkin和D-R吸附等溫模型相比，Langmuir等溫模型的相關(guān)系數(shù)更高，表明Cr(VI)的吸附等溫線數(shù)據(jù)在Langmuir等溫模型中更合適。結(jié)果表明Cr(VI)在吸附劑上的吸附是單分子層吸附，從Langmuir等溫模型獲得的Cr(VI)最大吸附容量為42.553 1 mg/g。

在Freundlich等溫模型中，1/n的數(shù)值一般在0與1之間，1/n越小，表示吸附劑對(duì)Cr(VI)的吸附效果越好，一般來說，1/n在0.1～0.5時(shí)，表示吸附易于發(fā)生，表中Freundlich常數(shù)n為5.977 3，表明吸附劑對(duì)Cr(VI)有著較好的吸附效果。Tempkin模型可以描述Cr(VI)和吸附劑之間的間接相互作用以及吸附過程的焓。Tempkin模型與Cr(VI)的吸附過程匹配，表明改性FS吸附劑的吸附熱和溫度在吸附過程中呈良好的線性關(guān)系，A與吸附熱有關(guān)。D-R模型相關(guān)系數(shù)(R2=0.819 4)較低，擬合結(jié)果較差。

綜上，Cr(VI)吸附等溫線更符合Langmuir等溫模型，表明其吸附主要為單分子層吸附，改性FS對(duì)Cr(VI)有明顯的吸附效果。

圖9 Cr(VI)吸附等溫線模型Fig.9 Isothermal models of Cr(VI) adsorption

表3 Cr(VI)等溫線模型擬合參數(shù)Table 3 Isothermal model fitting parameters of Cr(VI) adsorption

2.3.2 Cr(VI)吸附動(dòng)力學(xué)

吸附動(dòng)力學(xué)主要用來描述吸附劑吸附Cr(VI)速率的大小。在溫度為25 ℃、吸附劑摻量為0.2 g、Cr(VI)濃度為 100 mg/L條件下，對(duì)不同時(shí)間吸附容量進(jìn)行測(cè)定，通過動(dòng)力學(xué)模型對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，從而探討其吸附機(jī)理。常用的吸附動(dòng)力學(xué)擬合模型有擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、Elovich動(dòng)力學(xué)模型和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型。如果吸附控制劑分散在邊界層中，則吸附動(dòng)力學(xué)通常遵循擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，其中吸附速率隨時(shí)間的變化與吸附劑表面中未占據(jù)位點(diǎn)的數(shù)量成正比；擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型基于固相吸附，其中吸附位的占有率與空位數(shù)成正比。式(9)～(12)為擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、Elovich動(dòng)力學(xué)模型和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型線性方程。

擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型：

ln(qe-qt)=lnqe-k1t

(9)

(10)

(11)

顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型:

qt=kit0.5+C

(12)

式中：qe為平衡吸附容量，mg/g；qt為t時(shí)刻的吸附容量，mg/g；k1為擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)的吸附速率常數(shù)，1/min；k2為擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)的吸附速率常數(shù), g/(mg·min)；α為初始吸附速率，mg/(g·min)；γ為解吸常數(shù)，g/mg；ki為顆粒內(nèi)擴(kuò)散速率常數(shù)，mg/(g·min0.5)；C的值給出了邊界層厚度的概念，邊界層效應(yīng)與切割區(qū)域的大小成正比。

在Cr(VI)濃度為100 mg/L、pH值為2、吸附劑摻量為0.2 g條件下，對(duì)不同時(shí)間吸附效果進(jìn)行研究，測(cè)定其吸附容量并按照四種動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果見圖10，相關(guān)參數(shù)見表4。由圖10的R2值可知，與擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、Elovich動(dòng)力學(xué)模型和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型相比，吸附Cr(VI)時(shí)擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型具有更高的R2值，說明改性FS吸附劑對(duì)Cr(VI)的吸附更符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。此外，擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算出來的平衡吸附容量Cr(VI)為24.875 6 mg/g，與最佳條件下的試驗(yàn)結(jié)果相近，表明吸附劑與Cr(VI)之間的吸附機(jī)制主要是靜電作用。

圖10 Cr(VI)吸附動(dòng)力學(xué)模型擬合曲線Fig.10 Cr(VI) fitting curves of adsorption kinetic models

Elovich動(dòng)力學(xué)模型用于描述Cr(VI)在非均勻固體吸附表面的吸附行為，揭示了其他動(dòng)力學(xué)方程所忽視的數(shù)據(jù)的不規(guī)則性，適用于反應(yīng)過程中活化能較大的過程，通過Elovich動(dòng)力學(xué)模型可以看出吸附劑對(duì)Cr(VI)有著極大的吸附率，在5 min內(nèi)吸附率達(dá)到了89.50%，此后吸附率隨著時(shí)間延長(zhǎng)慢慢增加到99.15%。吸附機(jī)制的描述是研究污染物吸附過程的重要步驟，可知曉反應(yīng)的限制步驟。一般來說，吸附在四個(gè)連續(xù)的階段中展開：(1)將溶質(zhì)輸送到液相中；(2)通過吸附劑表面周圍的液膜擴(kuò)散；(3)吸附劑顆粒內(nèi)部的擴(kuò)散；(4)吸附劑和吸附物的化學(xué)基團(tuán)之間的吸附反應(yīng)。通常，各種機(jī)制控制吸附動(dòng)力學(xué)中限制最大的是擴(kuò)散機(jī)制，其包括外部擴(kuò)散、邊界層擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散。因此，為了確定吸附過程中的限制性步驟，顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型被應(yīng)用于動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)；其中C值有助于確定邊界厚度，較大的C值對(duì)應(yīng)較大的邊界層擴(kuò)散效應(yīng)。改性FS吸附劑對(duì)于Cr(VI)吸附過程中，顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型具有較高的R2值(0.969 1)，但qt與t0.5的線性擬合曲線未通過原點(diǎn)，表明吸附涉及顆粒內(nèi)擴(kuò)散，但這不是唯一的速率控制步驟。

綜上，改性FS對(duì)Cr(VI)的吸附更符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，表明其吸附以化學(xué)吸附為主導(dǎo)，吸附過程中涉及顆粒內(nèi)擴(kuò)散，速率控制步驟不由內(nèi)擴(kuò)散單一控制。

表4 Cr(VI)動(dòng)力學(xué)模型擬合參數(shù)Table 4 Cr(VI) fitting parameters of adsorption kinetic models

2.4 吸附機(jī)理分析

圖11 吸附Cr(VI)前后吸附劑的FTIR譜Fig.11 FTIR spectra of absorbent before and after Cr(VI) adsorption

圖12 吸附Cr(VI)后Cr價(jià)態(tài)的XPS分析Fig.12 XPS analysis of Cr valence state after Cr(VI) adsorption

3 結(jié) 論

(1)酸化-CTAB聯(lián)合改性FS制備Cr(VI)吸附劑，吸附劑分析表征表明電爐鎳鐵渣經(jīng)改性轉(zhuǎn)化為無定形二氧化硅，其比表面積從11.64 m2/g增加到180.6 m2/g，比表面積極大提高。

(2)吸附試驗(yàn)表明，吸附劑摻量為0.2 g、pH值為2時(shí)，改性FS吸附劑對(duì)Cr(VI)的吸附過程更符合Langmuir模型和擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，說明吸附以單分子層化學(xué)吸附為主，理論最大吸附容量為42.553 1 mg/g。