铁离子去除研究：活性长春花壳碳的吸附动力学与热力学

"铁的动力学，平衡和热力学研究——通过长春花壳碳吸附去除水溶液中的铁离子" 本文深入探讨了铁离子（Fe³⁺）从水溶液中吸附到长春花壳碳（PSC）的过程，该过程对于环境水处理和重金属污染控制具有重要意义。作者进行了批量实验，以研究不同工艺参数对吸附效率的影响，包括接触时间、粒径、吸附剂剂量和初始溶液的pH值。 在动力学研究中，发现吸附速率随着接触时间的增加、吸附剂剂量的增加以及pH值的提高而增加，但随着颗粒尺寸的增大而减小。通过拟合伪一级和二级动力学模型，结果表明，吸附过程更符合二级动力学模型，这意味着吸附速率与剩余铁离子浓度的平方根成正比，暗示了化学反应控制的吸附过程。 在等温线分析部分，利用Langmuir、Freundlich和Temkin等温线模型来描述吸附数据。Langmuir等温线模型能够很好地拟合实验数据，这表明铁离子在PSC表面的吸附主要是单分子层吸附，且吸附发生在均匀的吸附剂表面上。 热力学参数的计算揭示了吸附过程的吸热性质，焓变（ΔH°）为222.91 kJ/mol，表示该过程需要吸收热量。正熵变（ΔS°）为19.19 kJ/mol，意味着吸附过程中系统的无序度增加，而负的吉布斯自由能变化（ΔG°）表明吸附过程是自发进行的，并且随着温度的升高，自发性增强。 这项研究为铁离子的环境修复提供了一种有效的方法，通过优化工艺参数，长春花壳碳可以作为经济且高效的吸附材料。此外，它还为理解铁离子在固体表面的吸附机制提供了热力学和动力学基础，这对于设计更有效的水处理技术和环境污染物控制策略具有重要价值。