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活性炭对钌离子的吸附

发布时间: 2021-11-29  点击次数: 31次

  活性炭对钌的吸附在288 K〜308 K的温度范围内,温度对3mol / L HNO 3溶液活性炭对钌吸附的影响。观察到温度升高增加了钌离子在活性炭上的吸附,并遵循速率常数值为0.0564-0.0640 min -1的一阶速率定律的动力学分别为288 K〜308 K的温度范围。发现吸附过程的活化能为1.3806 kJ / mol。从平衡常数K C值计算各种热力学量,即ΔH,ΔS和ΔG。结果表明阳极吸热。

  金属离子对固体吸附的时间依赖性研究提供了有关吸附过程及其机理的有价值的信息。金属离子吸附速率取决于溶液的搅拌,溶液中金属离子的状态,金属离子浓度和温度等因素。温度是大多数吸附研究中通常忽略的参数。106的Ru(吨 ½ = 386 d)为在核工业中的重要放射性同位素及其对固体吸附进行纯化,痕量金属分析和废物处理很重要。本文介绍了我们对温度对3mol / L HNO 3溶液活性炭上钌离子吸附动力学影响的研究结果。使用活性炭由于其的吸附特性和辐射稳定性。结果对于回收钌离子是重要的。一些工人研究了钌在各种固体/底物上的吸附。在石墨/碳上吸附的数据很少。这些研究从不同的角度进行了调查。

  本研究中使用的化学品是氯化钌(III),韩研产的活性炭指标表面积980m 2 / g以上和硝酸酸。

  吸附测量通过批次技术进行。因此,将已知浓度在3mol / L HNO 3中的已知浓度的钌溶液加入到50ml玻璃试剂瓶中,并在恒温振荡器中与0.1g干活性炭一起摇动,将其温度预调节到所需的温度值。在预定时间后,通过Whatman滤纸40号(圆形,14.0cm)过滤各溶液。由于滤纸上的钌离子的吸附,最初2-3ml的滤液被排除。通过波长色散X射线荧光光谱仪(西门子SRS200)测定测量滤液中的钌离子的浓度,并通过运行空白实验来校正玻璃瓶壁上吸附造成的损失(即,没有添加活性炭)。使用以下关系计算吸附在活性炭上的钌离子的量:

  吸附量(g / g)=(C o - C t)V / W (公式1)

活性炭对钌离子的吸附

  其中C o是钌离子溶液的初始浓度(g / L); Ç 吨钌离子的溶液(克/升)在时间浓度吨 ; V取溶液的体积(L),W为活性炭的重量(g)。

  进行调查以确定达到钌离子和活性炭之间的平衡所需的时间作为温度的函数。该研究涉及在288K 至308的温度下,将10ml含有5×10 -3 g / L钌的3mol / L HNO 3溶液与0.1g活性炭在不同时间间隔内振荡2至100分钟K.图1所示1表示钌离子吸附在活性炭上的振荡时间的变化。该图表明,最初吸附的钌离子的量迅速增加,但随后该过程减慢,随后在80分钟后达到恒定值,即当建立吸附平衡时。缓慢的吸附是通过钌离子扩散到活性炭的孔中来解释的。图图11还示出了钌离子吸附过程的一般时间依赖性基本上与温度无关。然而,温度变化影响钌离子吸附量,随吸附温度的升高而增加。这是因为在较高的温度下,钌离子通过炭孔的扩散更快,可以进行更大的程度。1 1还示出了钌离子吸附过程的一般时间依赖性基本上与温度无关。然而,温度变化影响钌离子吸附量,随吸附温度的升高而增加。这是因为在较高的温度下,钌离子通过炭孔的扩散更快,可以进行更大的程度。1 1还示出了钌离子吸附过程的一般时间依赖性基本上与温度无关。然而,温度变化影响钌离子吸附量,随吸附温度的升高而增加。这是因为在较高的温度下,钌离子通过炭孔的扩散更快,可以进行更大的程度。

  用于研究活性炭上钌离子吸附过程速率常数的Lagergren方程形式如下:

  log(q e - q t)= log q e - K ads t /2.303(公式2)

活性炭在儿茶酚中的吸附量

  其中q e是平衡时每克活性炭吸附的钌离子的量; q 吨是吸附在时间钌离子的量吨和ķ 广告为钌离子吸附(min的速率常数-1)。(日志的线性图q ë - q 吨)对吨,图2所示,2,示出了上述等式的适当性,并随后涉及的过程的阶性质。速率常数的值ķ 广告从前述曲线的斜率计算出,并在表中给出表1。1。钌离子吸附过程的活化能由ln K ads对1 / T线性图的斜率确定,发现为1.3806 kJ / mol。

  活性炭对钌离子的吸附可以表示为:

  

方程式m1

  其中S是活性炭; M是钌离子; k 1和k 2分别是吸附和解吸过程的速率常数。平衡常数K C可以计算为:

  K C = k 1 / k 2 = C M,AC / C M,SN(公式4)

  其中C M,AC和C M,SN分别是活性炭和溶液中钌离子的平衡浓度。在数学上,这些浓度可以表示为:

  C M,AC = C Mi(F)(公式5)和C M,SN = C Mi(1- F)(公式6)

  其中C Mi是钌离子的初始浓度,F是平衡时的吸附分数。在将C M,AC和C M,SN的值代入式(4)中,变为:

  K C = F /(1- F)(公式7)

活性炭对钌离子的吸附量

  在平衡时间(即80分钟)下,在不同温度下计算吸附活性炭上钌离子的平衡常数(K C)值。的变化ķ Ç随温度示于图。图33表示ķ Ç值与吸附温度增加而增加,从而在较高温度下意味着一个加强吸附物-吸附剂的相互作用。这也表明钌离子在吸附前在更高的温度下显着脱水,因此其吸附时的尺寸较小,产生较高的K C值(Qadeer等,1995)。

  LN ķ Ç =-Δ ħ / R Ť +恒定(公式8)

  Δ ģ = -R Ť LN ķ Ç(公式9)

  Δ 小号 =(Δ ħ -Δ ģ)/ Ť(公式10)

活性炭对钌离子的吸附水平

  其中ΔH,ΔG,ΔS和T分别是K中的焓,吉布斯自由能,熵和温度; R为气体常数(8.314J /(mol·K))。Δ的值ħ从LN的线性变化的斜率计算ķ Ç与温度的倒数,1 / Ť(图(图4)4)根据公式(8)。本系统估计的ΔH值为34.1642 kJ / mol。该值与陈和同事为树脂上钌吸附22.59 kJ / mol所确定的ΔH值相当吻合。特异性吸附的自由能的值,Δ g ^和熵Δ 小号在不同温度下,通过使用等式(计算。9)和等式(10分别地)和列于表表2。2。ΔH的正值表明,钌离子在活性炭上的吸附是吸热过程。吸热过程的可能。在自发过程中,ΔG的值在298K和303K是负的。随着温度的升高, ΔG值的降低表明,钌离子在活性炭上的吸附在较高的温度下变得更好,因为钌离子更容易去溶剂化。ΔS的正值揭示了在钌离子固定在吸附剂的活性位点时在固溶体界面处的随机性增加。由于吸附过程是吸热的; 因此,在这些条件下,由于正熵变,过程变得自发。由于吸附过程是吸热的; 因此,在这些条件下,由于正熵变,过程变得自发。由于吸附过程是吸热的; 因此,在这些条件下,由于正熵变,过程变得自发。

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