1 引言

　　偶氮染料是具有染色效果好，不易褪色，價(jià)格低廉且被廣泛應(yīng)用于紡織、制藥、木料、造紙、水泥和皮革等工業(yè)中的染料，在每年高達(dá)70萬(wàn)噸的全球染料廢水排放量中，約2/3染料廢水是偶氮染料廢水，其毒性及生物難降解的特性導(dǎo)致了許多令人困擾的水污染問(wèn)題.酸性紅73是一種使用十分普遍的偶氮染料，其毒性相比于其他染料的毒性要大，如酸性紅88、酸性紅18、酸性橙7和酸性紅10，在水體中的殘留物會(huì)影響生物體和人體的健康，而且長(zhǎng)期在人體內(nèi)積累還會(huì)引起膀胱癌或脾臟腫瘤等.由于酸性紅73具有—N N—基團(tuán)、苯環(huán)和萘環(huán)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，常規(guī)的生物法處理酸性紅難以將其完全凈化，因此，近來(lái)酸性紅73廢水的高效處理新技術(shù)引起了廣泛重視，本課題組前期也研究了高級(jí)氧化技術(shù)對(duì)酸性紅73的氧化規(guī)律，取得了較好的氧化分解效果.而對(duì)低濃度的酸性紅73廢水，若繼續(xù)加入強(qiáng)氧化劑進(jìn)行氧化分解，則殘留的反應(yīng)物質(zhì)及產(chǎn)物則有產(chǎn)生二次污染的可能.因而，本研究則重點(diǎn)考慮高效吸附分離的方法予以深度處理.

　　在廢水處理領(lǐng)域中，高效的吸附劑常常被用于染料廢水的深度處理，吸附劑的顆粒尺寸越小，比表面積就越大，吸附能力也越大，但是顆粒尺寸小的吸附劑吸附完后難以將其從水中分離，而磁性納米吸附材料則可利用外磁場(chǎng)的分離作用解決該問(wèn)題.目前，已有將磁材料用于各種染料廢水深度處理的研究報(bào)道，如Ghodratollah Absalan等研究了活性紅120、亞甲基藍(lán)在磁粉Fe3O4作用下的吸附，脫色率能達(dá)到90%以上.作為吸附劑，磁性吸附材料最突出的優(yōu)點(diǎn)在于后期易于分離富集而不會(huì)造成“二次污染”.

　　目前有報(bào)道的磁性吸附材料主要是多孔材料，此類材料的吸附過(guò)程包括3個(gè)步驟，即吸附質(zhì)分子在溶劑中的傳質(zhì)、吸附質(zhì)分子被吸附在吸附劑表面和吸附質(zhì)分子向吸附劑內(nèi)部擴(kuò)散.多孔材料作吸附劑時(shí)，內(nèi)部吸附是主要的過(guò)程，因內(nèi)部傳質(zhì)受到的阻力較大而成為速度控制步驟，也使其達(dá)到吸附平衡需要較長(zhǎng)的時(shí)間.相比于多孔吸附材料，納米Fe3O4粒徑更小，固態(tài)磁粉雖有一定的團(tuán)聚，但團(tuán)聚物結(jié)構(gòu)比較松散，大部分的接觸是外表面的直接接觸，而且吸附質(zhì)分子向團(tuán)聚物內(nèi)部擴(kuò)散需要較長(zhǎng)的時(shí)間，在較短的時(shí)間內(nèi)，團(tuán)聚引起的部分內(nèi)表面接觸對(duì)吸附效果的影響會(huì)比較小，因而可實(shí)現(xiàn)磁粉對(duì)酸性紅73快速的表面吸附而縮短達(dá)到平衡的時(shí)間.另外，由于吸附材料帶有磁性，吸附完畢后可利用外磁場(chǎng)將其迅速與水相進(jìn)行分離，避免了超細(xì)吸附材料容易流失的弊病.

　　筆者所在的本課題組前期用酸洗廢液制備得到了納米級(jí)磁性顆粒，本文實(shí)驗(yàn)則在此基礎(chǔ)上將其用于含酸性紅73廢水的深度處理，擬通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)及相應(yīng)的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析和物理檢測(cè)手段探究其對(duì)酸性紅73的吸附機(jī)理.

　　2 材料與方法

　　2.1 試劑和儀器

　　試劑:酸性紅73的純度為98%+，相對(duì)分子量為556.4，購(gòu)于adamas公司，其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖 1;NaOH和HCl均為分析純?cè)噭?gòu)于成都市科龍化工試劑廠.

　　圖 1 酸性紅73的分子結(jié)構(gòu)式

　　吸附劑材料：納米磁粉Fe3O4的制備過(guò)程及基本性能特征見(jiàn)本課題組前期的研究報(bào)道，其比表面積為42.37 m2 · g-1，粒徑D約為13~23 nm，飽和磁強(qiáng)度Ms為67.77 emu · g-1.如圖 2所示，TEM圖片表明：制備的磁粉顆粒經(jīng)過(guò)脫水烘干后，顆粒大小較均勻，出現(xiàn)了一定程度的團(tuán)聚現(xiàn)象，但團(tuán)聚物的結(jié)構(gòu)比較松散.

　　圖 2 Fe3O4的TEM

　　儀器: 型號(hào)UV752N紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海佑科儀器儀表有限公司;型號(hào)SHA-B水浴恒溫振蕩儀，常州溴華儀器有限公司;型號(hào)FA1204B萬(wàn)分之一分析天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司;型號(hào)PHS-25 pH計(jì)，圣磁儀器有限公司;型號(hào)SH鼓風(fēng)干燥箱，上杭儀器有限公司;型號(hào)Empyrean銳影X射線衍射儀(XRD)，荷蘭帕納科公司;型號(hào)H-7500透射電鏡(TEM)，日本東京日立公司.

　　2.3 實(shí)驗(yàn)方法

　　2.3.1 吸附時(shí)間影響及吸附動(dòng)力學(xué)

　　初始濃度分別為75.0、100.0 mg · L-1和125.0 mg · L-1的酸性紅73模擬溶液，以0.1 mol · L-1的HCl溶液和0.1 mol · L-1的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為5.00，并在溫度303 K條件下，將200 mg的磁粉投入相應(yīng)的錐形瓶后放入恒溫振蕩儀內(nèi)振蕩，調(diào)節(jié)振蕩頻率(175 r · min-1)，在不同吸附時(shí)間1、2、3、5、7、10、20、40、60、90 min內(nèi)，完成吸附后，以磁鐵放置于錐形瓶下，靜置5 min后，取上層溶液，利用分光光度計(jì)測(cè)上清液在最大吸收波長(zhǎng)為509 nm處的吸光度，計(jì)算出相應(yīng)的酸性紅73濃度及吸附量.

　　2.3.2 溫度影響及等溫吸附實(shí)驗(yàn)

　　初始濃度為100 mg · L-1的酸性紅73模擬溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH為5.00，在3種溫度303、313、323 K條件下，投加200 mg的磁粉進(jìn)相應(yīng)的錐形瓶后放入恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，振蕩頻率為175 r · min-1，吸附時(shí)間控制在20 min，吸附完成后，利用上述的方法進(jìn)行固液分離及酸性紅73濃度及吸附量計(jì)算.

　　2.3.3 pH影響實(shí)驗(yàn)

　　3種不同初始濃度為75、100、125 mg · L-1的酸性紅73模擬溶液，利用HCl溶液與NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH分別為3.00、4.00、4.50、5.00、5.50、6.00、6.50、7.00、7.50、8.00，控制溫度在303 K條件下，投加200 mg的磁粉進(jìn)相應(yīng)的錐形瓶后放入恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，振蕩頻率為175 r · min-1，吸附時(shí)間控制在20 min，吸附完成后，利用上述的方法進(jìn)行固液分離及酸性紅73濃度吸附量計(jì)算.

　　酸性紅73濃度采用紫外-可見(jiàn)分光光度法進(jìn)行測(cè)定：配置濃度分別為2.5、5.0、7.5、10.0 mg · L-1和12.5 mg · L-1的酸性紅73溶液，利用分光光度計(jì)測(cè)出其在波長(zhǎng)為509 nm的各吸光度值，然后做出酸性紅73濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線.

　　式中，C為酸性紅73濃度(mg · L-1);A為酸性紅73的吸光度.

　　按式(2)在不同條件下計(jì)算納米磁粉對(duì)酸性紅73的吸附量：

　　式中，C0、Ce為吸附前及吸附平衡時(shí)的酸性紅73的濃度(mg · L-1);qt為吸附量(mg · g-1);V為酸性紅73的溶液的體積(L);m為吸附劑質(zhì)量(g).

　　2.3.4 正交試驗(yàn)

　　為了保證磁粉對(duì)酸性紅73的吸附平衡充分與較佳的吸附效果，考察溫度、pH、吸附時(shí)間與投加量對(duì)磁粉的吸附影響，將正交試驗(yàn)的溫度設(shè)計(jì)為303、308、313 K，pH為5.00、6.00、7.00，吸附時(shí)間為50、60、70 min和投加量為2.0、2.4、2.8 g · L-1.

　　3 結(jié)果與討論

　　3.1 酸性紅73初始濃度對(duì)吸附過(guò)程的影響

　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法的時(shí)間影響實(shí)驗(yàn)，研究酸性紅73溶液在納米磁粉表面的吸附規(guī)律，酸性紅73的吸附量隨時(shí)間變化如圖 3所示.

　　圖 3 初始濃度對(duì)酸性紅73吸附效果的影響

　　磁粉對(duì)酸性紅73的吸附分為兩個(gè)階段，分別是快速吸附階段和吸附平衡階段.在0~10 min內(nèi)，酸性紅73隨著時(shí)間延續(xù)，其吸附量迅速增加，但隨著磁粉的吸附能力達(dá)到飽和且酸性紅73溶液濃度不斷降低，當(dāng)達(dá)到20 min后，吸附達(dá)到平衡，3種不同初始濃度的酸性紅73溶液的平衡吸附量可分別達(dá)到18.0、24.0、28.0 mg · L-1，因此，將吸附時(shí)間設(shè)計(jì)為20 min.

　　3.2 溫度對(duì)酸性紅73的吸附效果影響

　　依據(jù)實(shí)驗(yàn)方法中的溫度影響實(shí)驗(yàn)，考察溫度對(duì)吸附效果的影響，結(jié)果見(jiàn)圖 4.

　　圖 4 溫度對(duì)吸附量的影響

　　如圖 4所示，隨著溫度的升高，在303 K與313 K時(shí)，納米磁粉對(duì)酸性紅73的吸附量變化不明顯，當(dāng)溫度升高至323 K時(shí)，吸附量出現(xiàn)略微降低趨勢(shì).因?yàn)榇欧跢e3O4對(duì)酸性紅73的吸附是放熱過(guò)程，隨著溫度升高，部分磁粉可能出現(xiàn)脫附，使酸性紅73的吸附量降低.因此，利用納米磁粉對(duì)酸性紅73進(jìn)行吸附脫色時(shí)，溫度盡量控制在低溫條件下.

　　3.3 溶液pH對(duì)磁粉Fe3O4吸附酸性紅73的影響

　　根據(jù)pH影響實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法，考察納米磁粉對(duì)酸性紅73溶液的吸附效果隨pH值變化的規(guī)律，結(jié)果見(jiàn)圖 5.

　　圖 5 溶液pH對(duì)吸附量的影響

　　如圖 5所示，當(dāng)pH值從3.00變化至5.50時(shí)，磁粉對(duì)酸性紅73的吸附量不斷增加，當(dāng)pH升高至5.50后，吸附量又再逐漸下降.綜上所示，在該實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)pH在5.00~6.00之間時(shí)，吸附效果較佳.

　　出現(xiàn)上述現(xiàn)象主要是因?yàn)榧{米磁粉Fe3O4等電點(diǎn)的pH值為6.50，當(dāng)pH<6.50時(shí)，其表面帶正電，當(dāng)pH>6.50時(shí)，其表面帶負(fù)電，由酸性紅73結(jié)構(gòu)式可知，酸性紅73不僅是偶氮染料，同時(shí)也是陰離子染料.當(dāng)pH在5.00~6.00之間變化時(shí)，納米磁粉Fe3O4與酸性紅73之間的靜電引力得到增強(qiáng)，磁粉的吸附性能變強(qiáng)，但當(dāng)pH較低時(shí)，會(huì)造成酸性紅73溶液的色度增加.因此，在利用納米磁粉處理酸性紅73時(shí)，溶液酸度值應(yīng)該控制在pH為5.00~6.00之間.

　　3.4 條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

　　根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，溫度、投加量、pH和吸附時(shí)間等對(duì)吸附程度有不同程度的影響，設(shè)計(jì)L9(34)4因素3水平正交實(shí)驗(yàn)，以確定各因素對(duì)處理效果的影響主次關(guān)系，并得出最佳條件.

　　配制酸性紅73廢水，實(shí)驗(yàn)中每次均取50 mL酸性紅73溶液，在各條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，溶液迅速磁分離，在波長(zhǎng)為509 nm 處測(cè)定酸性紅73的吸光度，計(jì)算出其脫色率，結(jié)果見(jiàn)表 1.

　　表1 正交實(shí)驗(yàn)表

　　如表 1所示，溫度、pH、吸附時(shí)間的極差R的大小關(guān)系是R(溫度)>R(吸附時(shí)間)>R(pH)，因此，各因素對(duì)酸性紅73脫色效果的影響大小分別為：溫度> 吸附時(shí)間> pH，該吸附反應(yīng)的最佳條件為：溫度T為30℃，pH值為5.00，吸附時(shí)間t為60 min.

　　3.5 等溫吸附模型

　　在3種溫度(303 K、313 K及323 K)下，納米磁粉對(duì)酸性紅73的吸附等溫線如圖 6所示，隨著溫度的升高，納米磁粉對(duì)酸性紅73的平衡吸附量隨之降低.以Langmuir、Freundlich和Temkin吸附等溫方程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，以其說(shuō)明納米磁粉的吸附機(jī)制.

　　圖 6 不同溫度下納米磁粉吸附酸性紅73的等溫吸附線

　　Langmuir、Freundlich和Temkin等溫方程吸附方程分別描述的是均勻表面單層吸附、非均勻表面非均勻吸附和吸附過(guò)程中分子之間的吸附，它們的表達(dá)式如下.

　　Langmuir等溫吸附方程：

　　Freundlich等溫吸附方程：

　　Temkin等溫吸附方程：

　　式中，qm為單分子飽和吸附量(mg · g-1);kL為L(zhǎng)angmuir吸附等溫方程常數(shù)(L · mg-1);kF為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)(L · g-1)1/n，用于表示吸附能力的相對(duì)大小;n為與吸附分子和吸附劑表面作用強(qiáng)度相關(guān)參數(shù);A和B均為常數(shù).

　　表2 不同溫度下酸性紅73在納米磁粉上的Freundlich、Langmuir和Temkin吸附等溫方程常數(shù)

　　Langmuir、Freundlich和Temkin等溫方程吸附方程的線性回歸及擬合結(jié)果如圖 6和表 2所示，在不同溫度下，Langmuir的相關(guān)系數(shù)是在3種吸附模型中最高的(R2>0.99)，因此，納米磁粉對(duì)酸性紅73的吸附行為符合Langmuir等溫吸附規(guī)律.

　　由于在Langmuir等溫吸附方程中，qm越大，表明吸附能力越大，但隨著溫度降低，qm與kL都增加，說(shuō)明了降低溫度有利于磁粉對(duì)酸性紅73的吸附，qm在溫度為303 K時(shí)為40.1 mg · g-1.在Freundlich方程中，n值均大于1，表明磁粉對(duì)酸性紅73的吸附屬于優(yōu)惠吸附.

　　3.6 吸附熱力學(xué)參數(shù)計(jì)算

　　通過(guò)分析在不同溫度下納米磁粉對(duì)酸性紅73的等溫吸附線的分析，用擬合效果相關(guān)性較高的Langmuir等溫吸附方程的結(jié)果計(jì)算出吸附自由能ΔG、吸附焓變?chǔ)及吸附熵變?chǔ).

　　式中，R為氣體常數(shù)，取8.314 J · mol-1 · K-1;T為絕對(duì)溫度(K);kL等溫吸附常數(shù)(L · mmol-1).

　　在不同溫度下，ΔH和ΔS通過(guò)作lnK-1/T圖所得的截距與斜率求出.

　　表3 納米磁粉吸附酸性紅73的熱力學(xué)參數(shù)

　　由表 3可知，ΔH為負(fù)值，說(shuō)明吸附過(guò)程為放熱反應(yīng)，低溫有利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行，其絕對(duì)值小于40 kJ · mol-1表明該吸附屬于物理吸附，當(dāng)溫度T從303 K升至323 K時(shí)，吸附量相差12%.在不同溫度下，ΔG<0，表明納米磁粉吸附酸性紅73是自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程.ΔS為負(fù)值，說(shuō)明該吸附為熵減的吸附，因?yàn)楸晃皆诖欧郾砻娴乃嵝约t73分子的運(yùn)動(dòng)受到限制，則磁粉表面的分子自由度比于在水中的自由度小，這造成了磁粉-酸性紅73的固液體系的混亂度變小，熵值也隨之降低.熵值的減少反映磁粉對(duì)酸性紅73分子吸附作用強(qiáng)于磁粉和水分子及水分子和酸性紅73分子之間的作用，因?yàn)橹挥写欧蹖?duì)酸性紅73分子的作用更強(qiáng)才能把酸性紅73分子和水分子分離，同時(shí)也只有磁粉與酸性紅73的吸附作用比磁粉和水分子之間作用強(qiáng)才使酸性紅73分子優(yōu)先被磁粉吸附而不是水分子被吸附.上述熵減現(xiàn)象在吸附過(guò)程的研究中也曾為其他一些研究人員所報(bào)道.

　　3.7 吸附動(dòng)力學(xué)規(guī)律

　　為了分析在不同濃度下納米磁粉對(duì)酸性紅73的吸附速率并探討吸附機(jī)理，采用以下三種動(dòng)力學(xué)模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬.

　　拉格朗日假一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的線性表達(dá)式:

　　拉格朗日假二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的線性表達(dá)式:

　　顆粒內(nèi)擴(kuò)散方程表達(dá)式:

　　式中，qe、qt分別為吸附平衡及t時(shí)刻的吸附量(mg · g-1);k1、k2、kid均為速率常數(shù)，單位分別為h-1、g · mg-1 · h-1、g · mg-1 · h-1;K為與邊界層厚度有關(guān)常數(shù).

　　各模型的模擬結(jié)果如圖 7及表 4、5、6所示，假二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程模擬的相關(guān)系數(shù)(R2)十分接近于1，且計(jì)算得到的平衡吸附量與實(shí)驗(yàn)結(jié)果也非常接近，即分別為18.4、24.5 mg · g-1和29.1 mg · g-1，說(shuō)明納米磁粉對(duì)酸性紅73的吸附符合假二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附.

　　表4 不同初始濃度C0的酸性紅73溶液的假一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合曲線

　　表5 不同初始濃度C0的酸性紅73溶液的假二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合曲線

　　表6 不同初始濃度C0的酸性紅73溶液的顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型擬合曲線

　　圖 7 不同初始濃度的酸性紅73溶液的動(dòng)力學(xué)模型

　　根據(jù)上述分析，采用假二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程對(duì)不同溫度下納米磁粉吸附酸性紅73的過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模擬，擬合結(jié)果如表 7所示.

　　表7 不同溫度下的假二級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合參數(shù)

　　從表 7可知，隨著溫度的升高，速率常數(shù)k2降低，而且吸附焓變也為負(fù)值，因此，高溫不僅會(huì)使吸附量降低，而且也造成吸附速率的減慢，不利于磁粉對(duì)酸性紅73的吸附.根據(jù)Arrhenius方程根lnK=lnA-Ea/RT(K為反應(yīng)速率常數(shù)，Ea為活化能，R為理想氣體常數(shù))，以lnK對(duì)1/T作圖，得到直線lnK=-5899.2/T+16.914，R2為0.9944，從斜率可得到反應(yīng)活化能Ea為49.05 kJ · mol-1.

　　3.8 磁粉吸附前后XRD圖譜

　　為進(jìn)一步了解納米磁粉吸附前后晶格變化狀況，采用XRD技術(shù)對(duì)吸附前后的磁粉進(jìn)行了檢測(cè).檢測(cè)條件的基本條件為：Cu靶Kα1射線，電壓40 kV，電流40 mA，發(fā)散狹縫1/2°，防散射狹縫1/1°，防散射狹縫8.00 nm，2θ范圍為20°~90°，步長(zhǎng)取0.02°，每步停留時(shí)間為40 s，所得結(jié)果如圖 8所示.

　　圖 8 磁粉Fe3O4吸附酸性紅73前的XRD(a)，磁粉Fe3O4吸附酸性紅73后的XRD(b)

　　圖 8為磁粉Fe3O4吸附前和吸附后的XRD圖，如表 8所示，吸附前、吸附后都出現(xiàn)了Fe3O4的6個(gè)相同的特征峰(2θ=30.3°、35.6°、43.3°、53.6°、57.3°、62.8°)，分別對(duì)應(yīng)不同的晶面((220)、(311)、(400)、(422)、(511)、(440))，說(shuō)明磁粉結(jié)構(gòu)未變，且吸附前、吸附后的磁粉的特征峰對(duì)應(yīng)的層間距幾乎不變，分別為2.95、2.52、2.09、1.70、1.61、1.48 nm，這表明了吸附質(zhì)分子并未進(jìn)入磁粉內(nèi)部，因此，磁粉Fe3O4對(duì)酸性紅73的吸附是表面物理吸附.而在相同的晶面上，吸附前后的峰高和峰面積都發(fā)生變化，在(220)、(422)上吸附后的峰高比吸附前的低，表明了吸附后在(220)、(422)的晶面上結(jié)晶度降低了.在(220)、(311)、(511)、(440)晶面上，吸附后的磁粉的峰面積增大了，表明了在這些晶面的晶相含量得到升高了，這是由于磁粉形貌的因素使得在不同角度與晶面上對(duì)酸性紅73的吸附有差別，從而在不同晶面上的峰高和峰面積會(huì)發(fā)生變化.具體參見(jiàn) 污水處理技術(shù)資料或污水技術(shù)資料更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　表8 磁粉Fe3O4對(duì)酸性紅73吸附前和吸附后的XRD參數(shù)

　　磁粉雖然與某些吸附劑一樣，具有較佳的吸附性能，但是如表 9所示，相比于其他吸附劑，磁粉能夠快速吸附廢水，在緊急情況下，能夠達(dá)到快速脫色的目的.

　　表9 吸附材料的吸附性能比較

　　上述吸附劑都能夠磁分離的方法進(jìn)行固液分離，從而使吸附劑能夠得到回收，但是納米磁粉Fe3O4能夠在較短的時(shí)間內(nèi)，達(dá)到吸附平衡，迅速降低廢水的色度.納米磁粉Fe3O4能夠達(dá)到短時(shí)間內(nèi)完成吸附的原因是磁粉與廢液之間的吸附主要是外表面的直接接觸的表面物理吸附，較少的吸附質(zhì)分子需要向吸附劑內(nèi)部擴(kuò)散，因此，吸附質(zhì)與吸附劑之間的吸附阻力較小，當(dāng)吸附質(zhì)與吸附劑相接觸時(shí)，吸附劑就會(huì)迅速地將吸附質(zhì)分子吸附在其表面，而且通過(guò)TEM圖可得知，團(tuán)聚物的內(nèi)部也較為松散，因此，吸附質(zhì)與吸附劑之間發(fā)生的吸附主要集中在外表面上，從而能夠?qū)崿F(xiàn)迅速達(dá)到吸附平衡的效果.

　　4 結(jié)論

　　1)納米磁粉對(duì)酸性紅73具有高效的吸附性能，當(dāng)溫度T為303 K、pH為5.00時(shí)，該吸附的吸附量可達(dá)到40.1 mg · g-1.

　　2)由單因素實(shí)驗(yàn)與正交實(shí)驗(yàn)可得出各因素對(duì)酸性紅73吸附效果的影響大小順序?yàn)椋?溫度> 吸附時(shí)間> pH.

　　3)酸性紅73在納米磁粉上的吸附行為可用Langmuir等溫吸附方程進(jìn)行描述.

　　4)酸性紅73在納米磁粉上的吸附過(guò)程符合拉格朗日假二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，而該反應(yīng)的活化能Ea為49.05 kJ · mol-1，由于該反應(yīng)的焓變的絕對(duì)值小于40 kJ · mol-1，結(jié)合XRD結(jié)果證實(shí)該吸附屬于表面物理吸附.

　　5)由范德霍夫等溫吸附方程計(jì)算可得吸附自由能ΔG<0，吸附焓變?chǔ)<0，吸附熵變?chǔ)<0，表明納米磁粉對(duì)酸性紅73的吸附為放熱和熵減的自發(fā)過(guò)程.