微波辅助红茶叶渣吸附去除水溶液中铬黑T的研究

×埃及基础与应用科学杂志5（2018）171完整文章微波辅助下红茶叶渣作为高效去除水溶液中Ayub Khana，b，Xiangke Wanga，Kashif Gulb，Fazli Khudac，Zaynab Alyd，A.M.埃尔塞曼a华北电力大学环境科学与工程学院，北京102206b巴基斯坦开伯尔-普赫图赫瓦25120白沙瓦白沙瓦大学化学科学研究所c巴基斯坦开伯尔-普赫图赫瓦25120白沙瓦白沙瓦大学药学系d澳大利亚核科学和技术组织，澳大利亚e中央冶金研究开发院先进材料处电子和磁性材料部，P.O. Box 87，Helwan，11745开罗，埃及阿提奇莱因福奥文章历史记录：2017年10月1日收到收到修订版，2018年2月17日接受，2018年在线提供2018年4月10日保留字：微波辅助处理红茶废叶铬黑T吸附热力学参数相互作用机理A B S T R A C T本研究以微波辅助下的废红茶叶（MASTL）为吸附剂，研究了MASTL对水中铬黑T（EBT）的吸附性能。发现MASTL的pHpzc为4.6。通过优化pH值、吸附时间、温度、吸附剂用量和EBT浓度等实验条件，考察了EBT与MASTL的相互作用。吸附等温线分别用Langmuir、Freundlich、Temkin和Dubinin-Radushkevich模型进行模拟.结果表明，吸附数据符合Langmuir模型。在 25 °C下，单层吸附容量计算为242.72 mg/g。热力学数据表明，吸附过程是自发的、吸热的、物理化学性质的。结果表明，MASTL可作为一种低成本的绿色吸附剂，用于环境污染物的治理。©2018 曼 苏 拉 大 学 。 由 爱 思 唯 尔 公 司 制 作 和 主 持 这 是 一 篇 基 于 CC BY-NC-ND 许 可 证 的 开 放 获 取 文 章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍环境污染是当今社会面临的主要问题之一。纺织品染色包括工业的主要部分，并且在染色和整理工艺的不同步骤在各种工艺中使用染料的其他行业包括纸浆厂，化妆品，造纸，印刷，食品和皮革行业[1]。据报道，全球各行业每年生产7.0 105吨10，000种不同类型的染料。这些染料中约有1染料是有机来源的合成着色物质，是造成地表和地下水污染的原因[3]，可导致致癌和致突变作用[4]。一些合成染料对自然生物降解具有抵抗力，对水生生物可能非常危险他们可以限制*通讯作者：华北电力大学环境科学与工程学院，北京102206。电子邮件地址：amourtada@ncepu.edu.cn，ahmedmourtada5555@yahoo.com（上午）Elseman）。水生植物通过阻挡阳光进行光合作用。这种情况可能会减少水的复氧，从而影响水生动物的正常生长[5]。偶氮染料约占世界染料工业消耗的合成染料的70%。反应性偶氮染料具有一个或多个偶氮基团（-N=N-），其在分子结构中充当发色团[6]。此外，含有偶氮基团的化合物代表了最大的合成染料组，即使在低浓度下也难以降解，因为它们对光、热、化学品和微生物的攻击具有很强的抵抗力[7]。因此，在工业废水排放到环境水体之前，去除这类合成染料就变得非常重要。已经进行了许多尝试，以使用常用的方法从废水中去除染料，所述方法包括光催化降解[8]、光芬顿反应[9]、生物降解[10]、溶剂萃取、凝聚、沉淀、膜过滤和高级氧化方法[11，12]。虽然这些方法取得了良好的效果其中最重要的是材料的准备和操作的困难。同样，二次污染物，如https://doi.org/10.1016/j.ejbas.2018.04.0022314- 808 X/©2018曼苏拉大学。由爱思唯尔公司制作和主持这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表埃及基础与应用科学杂志杂志主页：www.elsevier.com/locate/ejbas172A. Khan等人 /埃及基础与应用科学杂 志 5（2018）171-182¼e在光催化降解和氧化过程中可能产生各种氧化中间体，这些氧化中间体比它们的母体化合物毒性更大。另一方面，吸附技术[13，14]更简单，易于实施，可以大规模应用。许多吸附剂如磁铁矿/果胶和磁铁矿/二氧化硅/果胶混合纳米复合材料[15]、活性炭[16]、阴离子层双氢氧化物[17]和NiFe2 O4磁性纳米颗粒[18]已被应用于从水溶液中去除EBT然而，这些吸附剂昂贵且难以合成。因此，科学家们开始生产具有成本效益和生态友好的吸附剂。植物材料更安全，可以很容易地制备为时间和成本效益的绿色吸附剂，用于去除各种污染物。例如，将ScolopathispanicusL植物的茎和叶[2]、桉树皮[13]和玉米茎组织[19]用作从水溶液中去除EBT的绿色吸附剂以同样的方式，我们选择了废茶叶作为低成本的绿色吸附剂，用于有效地去除水溶液中的EBT。茶是植物材料之一，基本上是一种常绿灌木的干燥和加工的叶子，称为茶树[20]。茶叶的不溶性细胞壁主要由纤维素和半纤维素、缩合单宁、木质素和结构蛋白组成。由于这些成分具有不同的功能基团，茶叶应该有很好的潜力，从水溶液中去除染料。木质素、单宁或其他酚类化合物中负责吸附的基团主要是羧酸根、芳香族羧酸根、酚羟基和氧基[21]。由于这些性质，茶叶废料已被广泛用于去除染料。Hameed等人使用废茶叶（STL）从水溶液中去除阳离子染料（亚甲蓝），并取得了优异的结果[22]。然而，需要3.5g/L的吸附剂来实现染料的最大吸附。Panneerselvam等人用Fe3O4浸渍STL，并用于去除镍等重金属离子[21]。结果表明，STL对重金属的吸附能力较低，当吸附剂用量为12.0g/L时，仅能去除83.3mg/g的镍。STL对某些染料（如红6B）表现出高吸附率，90分钟后吸附达到平衡状态[23]。类似地，STL用于从水溶液中有效去除碱性黄-2和酸性橙-7[24]。所有这些作者都使用STL而不进行任何处理。在此，我们先用H2SO4处理STL，再用微波处理STL处理，这不仅增加了它的表面积，2.2. 废茶叶的制备从巴基斯坦开伯尔-普赫图赫瓦省查萨达的当地茶餐厅使用前，将收集的STL（50 g）在自来水中反复煮沸，然后在25%乙醇中煮沸三次以除去所有颜色。在100°C下在30%的H2SO4水溶液中搅拌10分钟后，过滤STL分散体，并在N2气氛下在600 W下对所得物质进行微波辐射3分钟。通过在每30秒后停止微波炉5秒来避免样品中的过热。重复相同的处理直至干燥。冷却至室温后，用Milli-Q水和0.1mol/L NaHCO3洗涤微波辅助的废红茶叶（ MASTL）直至中性pH，最后过滤并在漫射阳光下干燥3天。然后在高速水果搅拌机的帮助下将其研磨成细粉，并通过0.5 - 1.5微米的微筛目进行筛分1.0 mm，并储存在干燥和清洁的塑料袋中。2.3. MASTL的表征MASTL通过FEI Quanta 200 FEG SEM在15 kV的能量下表征在室温下在Nicolet Magana-IR 750光谱仪上测量傅里叶变换红外光谱（FT-IR）。用吸附仪器（TriStar，Micromeritics Company，USA）获得Brunauer-Emmett-Teller（BET）等温线。根据报告的方法[25]测定MASTL的pHpzc值。2.4. 间歇吸附实验将EBT（120 mg/L）和MASTL（6.0 g/L）转移至一系列聚乙烯试管中，并用Milli-Q水稀释以达到所需浓度。用0.01或0.1mol/LHNO3和/或NaOH调节pH值。吸附实验前后的pH变化将试管在恒温振荡器（BLaboratory ZQPL-200）中振荡24小时以实现吸附平衡。然后将样品以5000 rpm离心5 min，以将固相与液相分离。使用紫外-可见分光光度计（Model SP- 3000 plus，Optima，Tokyo，Japan）在518 nm波长下测定上清液中的EBT浓度当量（1）用于计算吸附到MASTL上的EBT的量：吸附能力采用SEM和FT-IR对MASTL进行表征，探讨了MASTL的吸附机理。q<$Co-Ce<$Vmð1Þ当MASTL用量为1.0 g/L时，吸附效果最好实验条件进行了优化方面的pH值，温度，接触时间和吸附剂的剂量，以达到最大的吸附效果。这一具体目标式中Co和Ce（mg/L）分别为初始和平衡EBT的液相浓度。V是总溶液体积，m是吸附剂的干质量。吸附百分比由Eq. （二）：研究了微波活化STL作为一种非传统的低成本绿色吸附剂去除水溶液中EBT的可行性。雷莫河谷2019 -04 - 21Co-CeCo100ð2Þ2. 材料和方法2.1. 材料分 析 级 阴 离 子 偶 氮 染 料 ， 铬 黑 T （ EBT ） ， 购 自 SinopharmChemical Regent Co.，Ltd.（北京，中国），并且不经进一步纯化使用。实验中使用HNO3和NaOH，并配制了所有的溶液在Milli-Q水中（18.25 MX.cm-1）。在这项研究中选择EBT是因为它对固体颗粒具有较强的吸附能力。所有实验数据取为平均值。重复实验，相对误差为5%。动力学和等温实验的步骤与平衡实验的步骤基本一致在动力学实验中，以预设的时间间隔采集水性样品，并以相同的方式测量EBT的浓度3. 结果和讨论3.1. 表征用扫描电镜观察了MASTL的形貌和微观结构 图图1给出了MASTL前后的SEM图像。×A. Khan等人 /埃及基础与应用科学杂 志 5（2018）171-182173EBT吸附。图1A显示，在吸附染料之前，MASTL表面由粗糙且规则排列的层状形态组成，在它们之间具有空间，这对于染料的吸附是有用的。从图1B中可以清楚地看出，在EBT吸附后，染料分子占据了可用的孔并导致更分散和不规则的物质。FT-IR光谱（图）图1C）显示MASTL具有许多官能团。3402 cm-1处的宽带对应于键合的-OH基团。在2923和2853 cm-1处的峰是由于烷烃官能团的-CAH伸缩。1655 cm-1附近的谱带可归属于烯烃和芳族官能团的-C@O伸缩振动。仲胺在1533 cm-1处有其它峰，NA H弯曲在1455 cm-1处有其它峰。在1342 cm-1处发现了C-AH或-CH 31146和1036 cm-1处的两个谱带分别归属于C-O和C@ O基团[26为了获得具体的Fig. 1. MASTL在吸附染料之前（A）和之后（B）的SEM图像; MASTL在吸附染料之前（C）和之后（D）的FT-IR光谱; MASTL的典型N2吸附-脱附等温线（E）和染料吸附到MASTL上之前和之后的UV光谱（F）。174A. Khan等人 /埃及基础与应用科学杂 志 5（2018）171-182通过多点BET方法测量N2吸附-脱附等温线（图1E）。STL的比表面积为25.2m2/g，而MASTL的比表面积计算为42.3m2/g。它比用于从水溶液中去除EBT的桉树皮（20.47 m2/g）高两倍[13]。MASTL的高比表面积有利于有效去除水溶液中的EBT。图1F给出了吸附EBT之前和之后的UV光谱，这表明MASTL对EBT具有优异的吸附性能。3.2. MASTL的pHpzcMASTL的零电荷点（pHpzc）根据报告的方法[25]进行了一些修改。通常，将6.0 mL Milli-Q水置于一系列10.0 mL聚乙烯试管中，初始pH值设定在2.0-9.0范围内，0.1 mol/L HNO 3或NaOH的体积可忽略不计然后，向每个试管中加入精确的0.006 g MASTL将管置于25°C的振荡器中，并在黑暗中以150 rpm搅拌24小时后，测定每个管中的最终pH初始和最终pH值的差异（DpH =初始 pH-最终pH）相 对 于 初 始 pH 值 作 图 （ 图 2A ） 。 从 其 穿 过 DpH = 0 的 点 计 算pHpzc[29]，发现其为4.6。3.3. 溶液pH值通常，pH在染料吸附到悬浮颗粒上中起重要作用由于活性官能团的质子化-去质子化反应，pH值影响吸附剂的表面电荷和不同污染物的电离度。在25 °C下，在2.0-9.0范围内研究了溶液pH对EBT吸附的影响，结果如图所示。 2 B. EBT的吸附是强烈的pH依赖性和最高吸附被发现在pH 2.0。 在pH pHpzc时，MASTL表面为负的，并且与EBT的高静电排斥导致非常低的吸附。因此，平衡吸附量（qe）随pH值的增加而从51.03下降到0.74 mg/g。2.0到9.0。静电引力表明EBT在MASTL上发生了化学吸附。3.4. 吸附剂剂量图图2C显示MASTL剂量对EBT吸附的影响。结果表明，随着MASTL投加量从0.25 g/L增加到5.0 g/L，EBT的去除率从57.6%增加到95.8%。这是因为吸附位点数量的增加与MASTL颗粒的数量成比例。在1.0 g/L MASTL下观察到EBT的最大吸附，并用于其余实验。3.5. 接触时间图 2D表示在25和40°C下接触时间对EBT吸附到MASTL上的影响。在25°C时， EBT的吸附在接触时间的前100 min内迅速，然后缓慢，在250 min左右达到平衡然而，通过将温度升高到40 °C，该时间缩短到160 min。这表明EBT在MASTL上的吸附是吸热的。EBT的高初始吸附速率是由于吸附剂表面上的自由吸附位点的可用性然而，随着时间的推移，可用的吸附位点的数量减少，因为它们被越来越多的污染分子或离子占据这就是为什么吸附速率在平衡时变得恒定，当没有或只有很少的位点可用时。温度高温也导致EBT与MASTL的更强的碰撞，并且EBT分子更容易接近MASTL表面。同样，可以看出，EBT的吸附随着其浓度的增加而增加（图1）。 3 B）。此外，高初始浓度提供了显著的驱动力，以克服EBT分子与吸附剂表面之间的所有传质因此，在较高的EBT初始浓度下，吸附过程得到增强然而，吸附百分比从92.8当EBT浓度从10 mg/L增加到4003.7. 等温线分析吸附等温线的研究对于确定吸附过程的化学性质以及吸附过程的均匀性或非均匀性是很重要的吸附等温线通常是描述吸附程度及其机理 的 经 验 关 系 。 本 文 采 用 Langmuir 、 Freundlich 、 Temkin 和Dubinin-Radushkevich模型对EBT在MASTL上的平衡等温线进行了研究。朗缪尔等温线理论表明，在均匀的吸附剂表面上的吸附物的单层覆盖。一旦一个位点被一个分子占据，在该位点就不能发生进一步的吸附。朗缪尔等温线已成功用于描述EBT在天然[19]和合成吸附剂[18]上的吸附。在非线性形式中，朗缪尔等温线可以写为：qbCe1bCe3然而，线性形式更便于评估吸附数据，其可表示为：可吸附性[18]。3.6. 温度和EBT浓度的影响CE1qe¼qmCebqmð4Þ图 3显示了初始浓度和温度对EBT吸附曲线的影响。 图图3A显示，在25 °C至60 °C之间，吸附随着温度的升高而增加，这可能是由于EBT分子在高温下具有高动能。其中qe（mg/g）是平衡时每单位质量吸附剂吸附的污染物量， Ce（mg/L）是溶液中污染物的平衡浓度，qm（mg/g）是完全单层覆盖时的最大吸附量，参数b（L/mg）是吸附焓常数。 图 4A表示图3.第三章。在pH = 2.0、m/V = 1.0 g/L、t = 24 h条件下，温度和EBT初始浓度对吸附百分率（A）和单位质量吸附量（B）的影响176A. Khan等人 /埃及基础与应用科学杂 志 5（2018）171-182þ ðen1/4升·见图4。 吸附等温线、Langmuir（A）、Freundlich（B）、Temkin（C）和Dubininin-Radushkevich模型（D）。EBT在MASTL上吸附Langmuir等温线图。qm、b和R2的相应值列于表1中。结果表明，吸附平衡数据符合Langmuir吸附等温式。无量纲常数分离因子RL，在方程中给出。（5），表达了朗缪尔等温线的最重要特征[30]：Freundlich等温线，一个经验方程，是一个最古老的非线性等温线，描述了溶质从液体到固体表面的非均相吸附，也被应用到检查其适用性对吸附EBT到MASTL。Freundlich等温线可以表示为[32]：Inq¼InKF1InCe 6R1100bCoð5Þ式中KF（mg1-nLn/g）表示近似的吸附容量，而1/n表示体系的不均匀性的RL的值描述了平衡的性质，并且对于不可逆过程（即，RL= 0）。当0RL 1时平衡更有利，当RL= 1时平衡是线性的，而当RL>1时平衡是不利的[31]。将EBT吸附的RL值作为EBT初始浓度的函数作图，并示于图1。 五、 结果表明，R-L值随初始浓度和温度的变化而变化，在25 °C 时为 0.0319 ~ 0.5693 ，在40 °C 时为 0.0185 ~ 0.4301 ，在60 °C时为0.0085 ~ 0.2551。从这些值得出的结论是，在所有温度下，EBT的吸附是更有利的，在低浓度，并成为几乎不可逆的高初始浓度。1/n值越小，系统的预期异质性越大[33]。参数KF和n是山梨酸盐-山梨酸盐体系的特征，可分别由lnqe与lnCe的线性图的截距和斜率确定。不同的n值代表不同的吸附行为。在前人研究的基础上，Adrias等人[34]提出，n=1表明两相间的分配与污染物浓度无关，n> 1表示正常吸附过程，而n1表示协同吸附过程。类似地，在1和10之间的n值表示有利的吸附过程。 Inqe被密谋反对In C e（图 4 B）评估Fr e und li c h 等 温 线 上的吸附数据A. Khan等人 /埃及基础与应用科学杂 志 5（2018）171-182177.Σ·ebCe表1Langmuir，Freundlich，Temkin和Dubininin-Radushkevich模型常数和相关系数的吸附EBT到MASTL。Langmuir等温温度（°C）qm（mg/g）b（L/mg）R225242.720.07560.985940323.630.13250.988960坦金等温线393.700.29190.9946温度（K）A（L/g）B（J/mol）R2251.4942.100.9814402.4356.0270.9828603.5178.61260.9499Freundlich等温温度（K）n 1/nKF（mg1-n·Ln/g）R2251.75620.569422.410.8918402.88730.346370.480.9285602.37930.420399.470.8224Dubinin-radushkevich温度（K）25qm（mg/g）158.52KE×10- 7（mol2/kJ2）6.55E（kJ/mol）0.87370.8608卢比40203.424.931.00710.927160253.742.341.46180.9373图五.不同温度下MASTL吸附EBT的分离因子。以及其描述在三种不同温度下EBT在MASTL上的吸附的能力（即，25、40和60 °C）。表1中列出了KF、n和线性回归（R2）的相对值，其表明n值在1和10之间，表明EBT在MASTL上的吸附是有利的。但R2值较低，表明数据与Freundlich等温式不太接近，与Langmuir等温式拟合较好。这也表明吸附剂表面是均匀的。其中：B=与吸附热相关的常数（J/mol）A=平衡结合常数（L/g），对应于最大结合能● R=通用气体常数（8.314J/mol·K）● T=绝对温度（K）● b=吸附常数（J/mol·K）图4C显示了EBT吸附到MASTL上的Temkin模型，计算的等温常数列于表1中。为了计算平均自由能（E），确定吸附反应的性质，Dubininin-Radushkevich（D-R）等温式[37]用于评估EBT在MASTL上的吸附。它基本上是制定来描述发生在均匀和非均匀表面上的吸附过程，遵循孔隙填充机制。D-R方程可以表示为[38]：qe¼qm：exp-KEe210当量（10）取两边的自然对数可转换成线性形式Inqe¼Inqm-KEe211其中，KE（mol2/kJ2）是吸附能常数，并通过以下公式与吸附的平均自由能（E，J/mol K）相关[39]：1Neous和吸附过程导致吸附剂表面的单层覆盖[35]。第2页KEð12ÞTemkin模型是基于正负电荷之间强静电相互作用的多层化学吸附的适当等温模型[36]。Temkin方程可以表示为：Q 1/4RTIncubatorACe当量（7）可以转化为线性形式：RT RTe½bT InAbInCe 8q¼BlnARTlnCe900类似地，e（kJ/mol）是称为波兰尼势的常数，并且可以从等式2计算。（十三）：e¼ RT ln.1þ1Σð13Þ这里应该清楚的是，Dubininin-Radushkevich等温模型不能像Langmuir和Freundlich等温模型那样简化。然而，这是一个直线方程，lnqe与e2的关系图应给出一条直线，截距等于lnqm，斜率等于KE，如图4D所示。从Dubininin-Radushkevich等温模型获得的参数值列于表1中。 结果表明，理论单分子膜吸附容量（qm）随温度的升高而增加●●E¼Q178A. Khan等人 /埃及基础与应用科学杂 志 5（2018）171-182不Zt.Σe3表2EBT在不同吸附剂上的平衡单分子层吸附量比较。吸附剂qm（mg/g）参考煅烧MgAl-LDH 540.91[42]qt<$qe1-e-kt17以双方的日志，方程。（17）可以重排为以下线性形式：logq-q1 联系我们煅烧CoAl-LDH 419.87煅烧NiFe-LDH 132.49e te二点三百零三分MgAl-LDH 128.20[7]磁铁矿/果胶纳米颗粒103.41[15]磁铁矿/二氧化硅/果胶NPs 80.15桉树树皮52.37[3]NiFe2 O4纳米颗粒47.00[18]微波处理杏仁壳29.41[43]冷等离子体处理的杏仁壳18.18未经处理的杏仁壳6.06疏水交联聚两性离子酸15.90[44]第242.72章这件事这可能是由于活性吸附位点数量的增加或离子或分子扩散的增加在表3中列出。 图 6A表明，伪一阶模型在25 ℃和40 ℃下都给出了拟合度好、R2值高的直线但从表3中可以看出，qe，cal的值与qe，exp的值不相关，说明拟合度好的不一定是相关系数高的。准二级动力学模型是以吸附剂的吸附能力为基础的，其中化学反应似乎是速率控制步骤中的重要因素，遵循化学吸附机理。Hodqt2的EBT。dt<$k2qe-qtð19Þ吸附的平均自由能，其是当一摩尔离子在溶液中从无穷远转移到固体表面时释放的能量的量，由等式（1）计算（十二）、大-积分并应用边界条件（t=0至t = t并且qt=0至qt=qt），等式（19）可以重新排列为：平均吸附自由能的量描述了sorp-11的性质反应。E值在1-8 kJ/mol范围内[40]和16表1中的数据表明，E值低于8 kJ/mol，这表明物理吸附机制。数据表1还显示了相关系数（R2）在q-q 1/4克2吨20公斤非线性方程（20）可以重新排列成以下线性形式：t112019- 02-2900：00：00tee顺序：朗缪尔>特姆金>弗罗因德利希。单层最大值将EBT在MASTL上的吸附容量（在25°C下qm = 242.72mg/g）与表2中的其它吸附剂进行比较。 表明除煅烧MgAl-LDH和煅烧CoAl-LDH [42]外，MASTL的吸附容量高于其他材料。 除了高吸附容量，低成本，环境安全，简单和容易的制备推荐MASTL作为一个合适的材料，用于从水溶液中去除EBT。3.8. 吸附动力学动力学模型已被用来研究吸附反应的机制采用Lagergren准一级动力学模型和Ho准一级动力学模型假定吸附速率与吸附剂表面的自由吸附位数（qe-qt）成正比，伪一级动力学方程可以描述为[45]：DQdt<$k1qe-qt14其中k1（1/min）为拟一级动力学模型的平衡常数将时间从t=0改变到t = t，吸附从qt=0改变到qt=qt，使得：式中qe（mg/g）为平衡吸附量，k2为二级速率常数（g/mg·min），分别由t/qt与 t（图 6 B）。表3中列出了从伪二级模型获得的qe，exp的实验值以及k2和qe，cal的计算值。结果表明，准二级动力学模型能很好地解释EBT吸附数据，表明吸附是化学吸附。对于EBT吸附，也报告了类似的结果表3EBT吸附到MASTL上的动力学参数在25和40 °C下，qe，exp分别为57.70和57.99 mg/g订单R20.9965 0.9980准二级动力学常数k2（g/mg·min）0.0009 0.0162qe，cal（mg/g）62.11 61.58h（mg/g·min）3.34 6.22t1/2（min）18.59 9.9120.9977 0.9995兰特颗粒内扩散kp13.8443 3.9502(mg/g·min1/2）14.77 19.90阶段IC1（mg/g）0.9990 0.961121第二阶段kp20.8460 0.1232(mg/g·min1/2）44.74 56.26t¼tdqdt¼k1Zqt¼tqe-qtC2（mg/g）220.9638 0.7452t¼0qt¼0Ⅲ期kp30.1919lnQeq-q2016年12月16日C3（mg/g）R20.9250RRe不e不玉米茎组织167.01[19个]一级反应速率常数（k1）和平衡浓度废稻壳制活性炭160.36[16个]（qe）由一阶模型方程确定，模型参数摄氏2540°Ck1（1/min）0.01960.0368伪第一-qe，cal（mg/g）39.1042.24A. Khan等人 /埃及基础与应用科学杂 志 5（2018）171-182179··初始吸附速率，h（mg/g min）[48]，当qt/t达到零时，则：Ea¼T2e见图6。 在pH = 2.0、m/ V = 1.0 g/L、C[EBT]初始浓度= 60 mg/L的条件下，MASTL对EBT的吸附符合准一级动力学（A）、准二级动力学（B）、颗粒内扩散模型（C）和水溶液中使用活性炭[16]。由于数据遵循伪一级和二级动力学，因此我们得出结论，EBT的吸附本质上是物理化学的，这与先前报道的结果非常相似[47]。二阶速率常数k可用于确定其中k是动力学速率常数，A是指前因子（1/min），Ea是活化能（kJ/mol）。为方便起见，Eq.（24）转化为两点形式如：2RT1T212 -T. k1K2h<$k q2ð22Þ其中k1和k2是在T1时获得的一级速率常数，T2分别。根据Eq. （25）类似地，EBT吸附到MASTL上的半平衡时间t1/2（min）由Eq.（23），所得结果列于表3中。发现的是32.70 kJ/mol，这是低于化学吸附的能量（40 kJ/mol）。这些结果表明，范德华力也参与了吸附过程[51]。t1 2¼1ð23Þ3.9. 内扩散=k2qe它表明，通过将温度从25 °C增加到40 °C，初始吸附速率从3.34mg/g min增加到6.22 mg/g min，而半平衡时间减少了一半，即，从18.59至9.91分钟。从这些结果中，我们得出结论，EBT吸附到MASTL上本质上是吸热的[49]。此外，活化能由Arkenius方程[50]计算为：上述动力学模型不能解释扩散机制。因此，应用了基于Weber和Morris理论[52]的颗粒内扩散模型这是一个经验关系，适用于大多数吸附过程，其中吸收几乎与t0.5成比例变化，而不是与接触时间（t）成比例变化。根据这一理论：Qt ¼k pit0： 5Ci 26lnkLNAEa其中kpi（mg/g·min1/2）是阶段i的速率参数，并且可以公司简介可以从曲线qtvs.t0.5。kpi，Ci的值lnð25Þ180A. Khan等人 /埃及基础与应用科学杂 志 5（2018）171-182-----·R--R不由模型得到的R1和R2列于表3中。级i的截距Ci与边界层的厚度成正比。图6 C显示，颗粒内扩散图在25 °C时有三个区域，在40 °C时有两个区域。在第一区域（在25和40°C下）中的高吸附速率可归因于EBT的高初始浓度和MASTL表面上的自由吸附位点然而，在第二区域中的吸附速率缓和，其中颗粒内扩散是速率限制步骤。 在第三个区域，吸附不是很明显，并且由于溶液中留下的极低的EBT浓度，颗粒内扩散变得非常缓慢。此外，从图6C中可以明显看出，在整个接触时间范围内，曲线不是线性的，这意味着颗粒内扩散不是唯一的吸附机制。3.10. 热力学参数EBT吸附数据随温度的变化被用来计算热力学参数，即，吉布斯自由能（DGo）、焓变（DHo）和熵变（DSo）的变化，根据以下等式：DGo¼-RTInKd27mm式中Kd为吸附分配系数，R（8.314 J/ mol·K）为理想气体常数。Kd值由ln（qe/Ce）与Ce[53].吸附的吉布斯自由能由Eq. （二十八）：DGo¼ DHo-T DSo28 毫米为DGO，Eq。（28）可以重新排列为：40 kJ/mol代表化学吸附。同样，当DGo的相应值在20至40 kJ/mol范围内时，吸附受物理和化学相互作用的控制[57]。表4中的数据显示DGo值在20至40 kJ/mol的范围内，表明吸附过程本质上是物理化学的。DSO值为正值表明吸附过程在固/液界面上是相当随机的。热力学研究表明，EBT在STL上的吸附是热可行的、自发的、吸热的、在固/液界面上高度随机的、物理化学性质的。然而，与Stl对染料红6B的吸附[23] 物理吸附占主导地位，化学吸附占主导地位。3.11. 吸附机理FT-IR技术用于研究吸附剂的活性位点并确定它们与染料分子的相互作用，这有助于理解相互作用机制[58]。FT-IR光谱（图1C）显示MASTL具有多个官能团，例如-这些基团在不同的pH条件下具有不同的形式。EBT是一种双质子阴离子染料，由于其磺酸根基团（-SO3），在水溶液中带负电荷。图7B显示EBT的吸附强烈依赖于pH，并且在pH2.0下发现最高吸附。在pHpzc（4.6）下，MASTL的表面为阳性，而EBT的表面为阴性，根据以下反应：o oMASTL-OHCHINESE$ MASTL-OHCHINESE2InKd¼DS-DH：1ð29Þ根据lnKd与DSO的关系曲线的截距和斜率计算DSO和DHO的值。 1/T（图 6 D），并列于表4中。DHo值为正值，表明EBT在MASTL表面的吸附是吸热的。DHo值（31.82 kJ/mol）远低于化学吸附热，其范围为80对正DHo值的一种可能的解释是EBT在水溶液中良好地溶剂化。为了吸附在MASTL的表面，EBT分子应该被剥离的水化鞘，这需要能量。然而，脱水能量超过了EBT离子或分子附着在MASTL表面时释放换句话说，离子的脱水是一个吸热过程，去溶剂化过程的吸热性远远超过吸附焓[55]。正DSo值（189.32 J/mol K）表明吸附在固-液界面是随机的，反映了MASTL对EBT的亲和力，这也表明吸附过程中吸附剂的一些结构变化[56]。在298、313和333 K时，DGo值分别为24.55、27.55和31.18kJ/mol，表明吸附是自发进行的。DGo值随温度的升高而降低，说明EBT在高温下脱水迅速，对吸附是一个有利的过程0至-20kJ/mol的DGo值表示物理吸附，而比-20kJ/mol的D G o值更负。EBT-SO-3-N-甲磺酸盐因此，通过两种抗衡离子之间的静电吸引促进吸附过程[59]：MASTL-O H2EBT-S O-3$MASTL-O H2. . . SO-3EBT静电引力表明EBT化学吸附到MASTL上。 从图中可以看出。 7B的染料吸附的连续下降，发现随着pH值的增加。因为，通过这样做，正表面电荷密度的MASTL减少，这导致其对阴离子EBT的吸引力减弱。在pH > pHpzc时，MASTL表面带负电荷，这导致高静电排斥并导致非常低的吸附。此外，红外光谱技术还提供了吸附剂活性中心与染料不同官能团相互作用的信息。从EBT吸附后MASTL的FT-IR光谱可以看出（图1B）。 3402 cm-1处的峰向3377 cm-1的较低波长移动，这表明吸附过程可能涉及氢键（由MASTL的-OH和EBT的N或O形成）[60]。虽然在1700 ~ 1000 cm-1范围内没有观察到明显的峰位变化，但所有峰的吸收强度都发生了很大的下降，这表明染料与吸附剂的成功结合。表4MASTL吸附EBT的热力学常数0.0032 10.58 313-27.550.0030 11.26 333-31.181/T（1/K）lnKdT（K）DGo（kJ/mol）DHo（kJ/mol）DSo（J/mol·K）0.00349.91298-24.5531.82189.32A. Khan等人 /埃及基础与应用科学杂 志 5（2018）171-182181见图7。EBT的分子结构（A）和各种EBT的分布及其吸附百分比（绿球）作为pH值的函数（B）。4. 结论结果表明，废茶叶是一种资源丰富的固体废弃物，可用于去除水中的EBT。微波处理可增加STL的表面积用少量的MASTL获得了极好的EBT回收率由于质子化-去质子化反应，MASTL表面是posi-[4] 林世辉，庄荣生，王永华.天然粘土和酸活化粘土固定床吸附水中酸性染料的研究。JHazardMater2004;113：195-200.doi：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2004.06.028网站。[5] 霍尔桑迪·埃杰赫·安NiS-P 分子筛多相催化脱色铬黑T 的研究. J Hazard Mater2010;176：629-37. doi：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.11.077网站。[6] Ahmad A，Hameed B.废弃物制备的颗粒活性炭对活性偶氮染料的固定床吸附。JHazardMater2010;175：298-303.doi：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.10.003网站。[7] GerçelHF，GerçelHF，KoparalAS，BaughtenÜB. 分散染料的去除pH值下的活性pzc，中性pH = pHPZC在pH >pHpzc时为阴性。水溶液中的吸附剂。危险材料杂志 2008;160：668-74。doi：https://doi.org/10.1016/j网站。EBT的吸附强烈依赖于pH值的介质EBT的去除率随固含量的增加而增加，但对qe值有相反的影响。温度对吸附速率有积