活性炭及沸石的吸附動力學(xué)研究

谷麗琴

(山西大同大學(xué)工學(xué)院，山西大同037003)

活性炭及沸石的吸附動力學(xué)研究

谷麗琴

(山西大同大學(xué)工學(xué)院，山西大同037003)

通過固體催化劑在液相中吸附來驗(yàn)證耶洛維奇方程的實(shí)驗(yàn)方法，是一種新的方法，它不同于前人在汽相中吸附的實(shí)驗(yàn)方法.研究結(jié)果表明:活性炭在亞甲基蘭溶液中的吸附動力學(xué)符合耶洛維奇規(guī)律，而沸石在亞甲基蘭溶液中的吸附動力學(xué)不符合耶洛維奇規(guī)律.

活性炭 沸石 吸附

早年，耶洛維奇就提出了固體催化劑在氣相反應(yīng)中發(fā)生吸附作用的動力學(xué)方程—耶洛維奇吸附動學(xué)方程式.本研究工作主要目的是研究活性炭和沸石在亞甲基蘭、甲基紫溶液中的吸附速度是否符合耶洛維奇吸附動力學(xué)方程，即驗(yàn)證耶洛維奇方程對液相吸附是否適用.在研究過程中，我們采用了分光光度法測定在不同溫度及不同時間下活性炭，沸石在亞甲基蘭，甲基紫溶液中發(fā)生吸附后的消光值或光密度，來代替吸附量，從而得出固體催化劑在液相中的吸附是否也符合耶洛維奇規(guī)律.

通過固體催化劑在液相中吸附來驗(yàn)證耶洛維奇方程的實(shí)驗(yàn)方法，是一種新的方法，文獻(xiàn)上還未曾報(bào)道過，它不同于前人在氣相中吸附的實(shí)驗(yàn)方法，這種方法所用的實(shí)驗(yàn)儀器較簡單，實(shí)驗(yàn)方法比較簡便，實(shí)驗(yàn)藥品也很普遍，這些都有利于我們在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究.

本研究的結(jié)果表明：活性炭在亞甲基蘭，甲基紫溶液中吸附動力學(xué)符合耶洛維奇規(guī)律，用q對ln (t+t.)作圖得一直線，而沸石分子篩則不符合.

1 實(shí)驗(yàn)方法

在20℃，亞甲基蘭，甲基紫在活性炭上吸附耶洛維奇g的參數(shù)分別是：

利用分光光度法，測定20°C到70°C之間不同吸附時間下活性炭及沸石在亞甲基蘭、甲基紫溶液中發(fā)生吸附后的消光值，來替代吸附量，作圖分析，即可得出結(jié)論，本試驗(yàn)中吸附量在不同溫度下都不等于零，說明該吸附有先導(dǎo)快過程.

儀器：四川分析儀器721A型數(shù)字顯示分光光

度計(jì);78HW-1型恒溫磁力攪拌器;

藥品：北京光華木材廠生產(chǎn)的活性炭合成的沸石;

測試溶液濃度：亞甲基蘭4-5 ppm，選用波長655 nm;甲基紫17-20 ppm，選用波長570 nm.

2 實(shí)驗(yàn)原理

由吸附速度

耶洛維奇提出Ea=E0a+r(θ)

或?qū)懗?/p>

在溶液中吸附，c基本不變，可以看作常量，因此把P換成c.

用q對ln(t+t0)作圖，得一直線，說明符合耶洛維奇規(guī)律.

由于q和△T的變換關(guān)系，所以吸附量可以直接用△T來代替.

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 在固定溫度下，吸附量與時間變化的關(guān)系.

表1 活性炭在亞甲基蘭溶液中吸附的數(shù)據(jù)

表2 活性炭在甲基紫溶液中吸附的數(shù)據(jù)

表3 沸石在亞甲基蘭溶液中吸附

表4 沸石在甲基紫溶液中的吸附數(shù)據(jù)

從表1、表2、表3、表4的數(shù)據(jù)可以看出，染料在活性炭上的吸附很規(guī)律，吸附量隨時間加長而逐漸增大，最后達(dá)到平衡，吸附量不再變化，由此充分地說明了活性炭表面及孔結(jié)構(gòu)都是比較均勻的，并且孔的尺寸和染料分子側(cè)基大小相等，對亞甲基藍(lán)、甲基紫的吸附是單分子層吸附，符合Langmuir型.而在沸石上的吸附很不規(guī)律，吸附量隨時間的變化不定，說明沸石的表面及孔結(jié)構(gòu)不均勻.

3.2 耶洛維奇規(guī)律

表5 亞甲基蘭在活性炭上吸附的參數(shù)

表6 耶洛維奇處理

由表5、表6數(shù)據(jù)作圖可知是一條直線說明符合耶洛維奇規(guī)律.

甲基紫在活性炭上吸附的參數(shù)及其耶洛維奇處理與亞甲基蘭相同也符合耶洛維奇規(guī)律.

3.3 評價活性炭，沸石的吸附性能

活性炭的吸附性能比較好，并且符合耶洛維奇吸附規(guī)律.沸石的吸附不符合耶洛維奇規(guī)律.

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[3]杜君,王艷,孟雙明,郭永.Y/Beta微孔-微孔分子篩的合成,表征及其催化性能[J].山西大同大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,25(2):40-42.

[4]張鶯.納米催化劑的制備和最新應(yīng)用研究進(jìn)展[J].山西大同大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2008,24(4):30-32.

[5]李昌賢,秦廷武.煤質(zhì)活性炭[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1993:69-120.

Abstract:It is a new method to test the chemical equation E∏OBN by the absorption of the solid-state catalytic promoter in liquid-phase,which is different from the method in vapor-phase adsorption by predecessors'experiments.It is discovered that the Absorption Kinetics of Absorbent Carbon in the Methylene Blue Trihydrate solution accord with E∏OBN law,but the Zeolite is opposite.

Key words:Absorbent Carbon；Zeolite；absorption

〔編輯 石白云〕

Research on Adsorption Kinetics of Activated Carbon and Zeolite

GU Li-qin
(School of Engineering,Shanxi Datong University,Datong Shanxi,037003)

TQ013.2

A

1674-0874(2010)03-0064-02

2010-03-26

谷麗琴(1963-)，女，山西大同人，副教授，研究方向：煤化工教學(xué)與研究.