整理顆?；钚蕴课轿迓缺椒拥膭?dòng)力學(xué)過(guò)程

1、精品文檔顆?；钚蕴课轿迓缺椒拥膭?dòng)力學(xué)過(guò)程論文信息：論文歷史：接收于2009.4.22表格修改后接收于2009.5.5接受于2009.5.6關(guān)鍵字：活性炭吸附速率五氯苯酚表面擴(kuò)散摘要這篇論文是研究顆?；钚蕴浚℅AC）從水溶液中吸附五氯苯酚（PCP）的整體吸附率。批次吸附中得到吸附等溫?cái)?shù)據(jù)和Prausnitz-Radke等溫式都與平衡時(shí)的數(shù)據(jù)非常符合。旋轉(zhuǎn)籃子間歇吸附器實(shí)驗(yàn)得到濃度衰減數(shù)據(jù)，這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以由一種考慮了吸附，表面?zhèn)髻|(zhì)，內(nèi)擴(kuò)散的擴(kuò)散模型得到。假設(shè)內(nèi)擴(kuò)散是因?yàn)榭紫稊U(kuò)散（菲克定律）和表面擴(kuò)散。表面?zhèn)髻|(zhì)系數(shù)由濃度衰減曲線的初始斜率計(jì)算得到。比較實(shí)驗(yàn)濃度衰減數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)模型的數(shù)解，計(jì)算出有效

2、擴(kuò)散系數(shù)。有效孔隙擴(kuò)散率比水溶液中PCP的分子擴(kuò)散率大。結(jié)果表明吸附整體速率主要由內(nèi)擴(kuò)散控制的。止匕外，內(nèi)擴(kuò)散主要因?yàn)楸砻鏀U(kuò)散，表面?zhèn)髻|(zhì)阻力可以忽略不計(jì)。2009臺(tái)灣化學(xué)工程學(xué)院由ElsevierB.V.出版保留所有權(quán)利1.簡(jiǎn)介因?yàn)樗畬?duì)人類很重要，水源中有毒有機(jī)化合物引起的污染引起持續(xù)關(guān)注。由于有機(jī)氯農(nóng)藥的毒性，它們屬于主要關(guān)注的有機(jī)污染物。殺蟲劑廣泛用于阻止，破壞，控制在食物和商品作物中的害蟲。由于這些殺蟲劑是有毒和致癌的，農(nóng)業(yè)生活工業(yè)各種活動(dòng)中過(guò)量使用殺蟲劑，使土壤，大氣，水受到不同的環(huán)境影響。作為一種木材防腐劑和殺菌劑，五氯苯酚（PCP被廣泛使用?；钚蕴课绞菑乃芤喝コ却枷阕搴陀袡C(jī)

3、化合物的最適宜的技術(shù)。因?yàn)榛钚蕴康奈饺萘看?，活性炭吸附已?jīng)應(yīng)用于去除不同的自然環(huán)境中各種各樣的污染物。活性炭最主要的應(yīng)用之一是工業(yè)廢水處理中去除酚醛化合物（Jungetal.,2001）.MollahandRobinson（1996a）andHernandez-Ortaetal.（2003）研究的是從含瀝青的煤中提取的顆?；钚蕴浚℅AC在水溶液中吸附和解吸PCP精品文檔精品文檔Langmuir,Freundlich,Prausnitz-Radke,Mathews-WeberandFritz-Schlunder等溫式模型符合實(shí)驗(yàn)達(dá)到吸附平衡時(shí)的數(shù)據(jù)。在這兩篇論文中，我們注意到Prausnitz

4、-Radke等溫式將這些數(shù)據(jù)解釋的最清楚。此外，這些作者還研究了溶液PK對(duì)吸附的影響，他們指出吸附容量主要取決于溶液PHE。Diaz-Floresetal.（2006）提出氈和布形式的活性炭纖維（ACF對(duì)PCP勺吸附性能，并且觀察到吸附容量主要取決于ACF勺形式與性質(zhì)和溶液的PH盡管做了大量關(guān)于活性炭吸附PCP勺研究，但并沒(méi)有過(guò)多關(guān)注GA假附PCP（勺速率。多孔吸附劑的吸附動(dòng)力學(xué)通常使用動(dòng)力學(xué)模型和擴(kuò)散模型。在這些模型中主要不同的是控制步驟的速率。動(dòng)力學(xué)模型控制機(jī)制的速率假定是溶質(zhì)的表面吸附反應(yīng)的速率，反應(yīng)發(fā)生在吸附劑內(nèi)表面的吸附點(diǎn)。因此，這些模型被稱為動(dòng)力學(xué)模型。在這些擴(kuò)散模型中，假如控制速

5、率的機(jī)制是發(fā)生在孔隙中的內(nèi)擴(kuò)散，并且可能是因?yàn)榭紫稊U(kuò)散，表面擴(kuò)散或者這兩種機(jī)制的共同作用。MollahandRobinson（1996b）和SlaneyandBhamidimari（1998）分別研究間歇吸附器和固定床吸附器中GACtPCP勺吸附動(dòng)力學(xué)。沒(méi)有任何依據(jù)，這些作者假設(shè)表面擴(kuò)散是控制速率的機(jī)制并且是唯一的內(nèi)擴(kuò)散機(jī)制。換句話說(shuō)，孔隙體積內(nèi)的PCPT散被忽略了。這個(gè)假設(shè)是合理的，這表明表面擴(kuò)散比孔隙體積擴(kuò)散對(duì)內(nèi)擴(kuò)散的作用大得多。這篇論文的目標(biāo)是研究GACtPCP勺吸附率，包括內(nèi)擴(kuò)散和表面?zhèn)髻|(zhì)對(duì)PCP6體吸附率的作用。命名aPrausnitz-Radke等溫常數(shù)（L/g）bPrausnit

6、z-Radke等溫常數(shù)（L'/mg'）C平衡狀態(tài)PCP勺濃度（mg/L）Cao溶液中PCP勺初始濃度（mg/L）加溶液達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)PCP勺最終濃度（mg/L）Cv在距離r處孔隙中PCP勺濃度（mg/L）CA,rGAC（r=R）外表面上的溶液中的PC豚度（mg/L）dpGAC的平均粒徑（cm）DW稀釋到一定濃度時(shí)，PCP勺分子擴(kuò)散率（cm/s）精品文檔精品文檔Q,p有效孔隙擴(kuò)散率（cR/s）DM有效表面擴(kuò)散率（cm2/s）Dso有效表面擴(kuò)散率方程的常數(shù)（CR2/S）kL表面?zhèn)髻|(zhì)系數(shù)（cm/s）mGAC的質(zhì)量（g）MB水的分子質(zhì)量（18.02g/mol）N實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)q單位質(zhì)量

7、的GACWJ的PCP勺量（mg/g）qexp實(shí)驗(yàn)中，每克的GACBJ的PCP勺量（mg/g）qpred等溫模型預(yù)測(cè)的單位質(zhì)量的GACmi的PCP勺量（mg/g）q達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)單位質(zhì)量的GACOfJ的PCP勺量（mg/g）rGAC的徑向距離（cMr粒徑（cm）S每單位質(zhì)量的GAC勺外表面積（cm2/g）t時(shí)間（s）T絕對(duì)溫度（K）V含有PC胎液的體積（mL）VA達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)，PCP勺摩爾體積（cm3/mol）Vp每單位質(zhì)量的GAC勺孔隙體積（cm3/g）希臘符號(hào)BPrausnitz-Radke等溫常數(shù)£pGAC的孔隙率溶液中PC優(yōu)量綱濃度exp實(shí)驗(yàn)中，溶液中PCP勺無(wú)量綱濃度pred模

8、型預(yù)測(cè)的溶液中PC優(yōu)量綱濃度入有效表面擴(kuò)散率的方程的常數(shù)（cm2/s）Ub水的粘度（cp）平水的聯(lián)合參數(shù)精品文檔精品文檔作GAC粒子的密度（g/cm3）曲折系數(shù)2.擴(kuò)散模型大體上，顆粒狀多孔吸附劑的整體吸附率可以用以下步驟的機(jī)制描述：（i）表面?zhèn)髻|(zhì)（ii）內(nèi)擴(kuò)散（出）孔內(nèi)活性中心的吸附率（McKay,1995;Noll等人,1992）。止匕外，內(nèi)擴(kuò)散可能是因?yàn)榭紫扼w積擴(kuò)散，表面擴(kuò)散或者兩者作用都有（Geankoplis和Leyva-Ramos,1985;Noll等人，1992）。擴(kuò)散模型的發(fā)展是描述一定的活性炭粒子從恒定體積的水溶液中對(duì)PCP勺吸附率。模型假設(shè)這個(gè)系統(tǒng)包含兩個(gè)階段：水溶液和吸附

9、劑粒子。我們也可以假設(shè)內(nèi)擴(kuò)散是因?yàn)榭紫扼w積擴(kuò)散和表面擴(kuò)散。以前的一篇論文（Geankoplis和Leyva-Ramos,1985）提出了模型方程。這些模型方程和初始，邊界條件如下：V-mSKL（CACA,R）（1）dtt=0Ca=CaopFtp:t.：Car-：qe,P；De,sT-Caj|=0.r(3)(4)De"De'p-CAr-一一|.=Kl(Ca-Ca,r).r(5)t=0,0£r一R;CA,r=0(6)止匕外，我們假設(shè)吸附中心對(duì)PCP的吸附速率是瞬間發(fā)生的。因而，孔隙溶液中的PC嗾度。,與孔隙表面吸附的PCP量q間存在局部平衡。吸附平衡可以用吸附等溫式模型

10、的數(shù)值表示：q=f(CA,r)該模型使用PDESO歐件的數(shù)值求解。關(guān)于溶液的更多詳細(xì)內(nèi)容可以在以前的論文中找到（Leyva-Ramos等人,2005,2007）。3.材料與方法精品文檔精品文檔3.1 顆?；钚蕴勘菊撐闹惺褂玫幕钚蕴渴巧虡I(yè)聞名的M狽并且是由NOBRAC含瀝青的煤中制作出來(lái)的。碳被篩分成平均粒徑為0.418nm,用蒸儲(chǔ)水洗幾次，在烤箱中以110c干燥24h.MG碳紋理特征可以由使用ASAP2010物理吸附儀的氮?dú)鉁y(cè)定法N-BET測(cè)定。M狽的表面積，孔隙體積和平均孔徑分別為889n2/g,0.45cm3/g,2.02nm,MG碳固體密度為28g/cm3并可用Accupic1330物理

11、吸附儀氮比重法測(cè)定。MGK的粒子密度和空隙率分別估計(jì)為1.24和0.6g/cm3.3.2 水溶液中PCPft度的測(cè)量水溶7中PCP的濃度可使用島津，型號(hào)uv-160的雙光束分光光度計(jì)的紫外光譜測(cè)量。PCP容液的吸附量在波長(zhǎng)250nm處測(cè)量。樣品的PCP濃度是由濃度范圍在0.6至I10mg/L五種PCP溶液得到的校準(zhǔn)曲線（濃度與吸附量的關(guān)系）估計(jì)出來(lái)的。由于校準(zhǔn)曲線隨PH不同而不同，我們準(zhǔn)備了每種不同的PH值的校準(zhǔn)曲線。3.3 吸附平衡數(shù)據(jù)將含有PCP的溶液和一定質(zhì)量的GAO入到一個(gè)500ml的燒瓶中，把它當(dāng)作實(shí)驗(yàn)用的間歇吸附器。通過(guò)yM合0.01M鹽酸和氫氧化鈉到預(yù)定體積，調(diào)整PH為8,10,

12、12,分別在溶液中溶解PCP得至IJ所有的PCP容液。將吸附器蓋上橡膠瓶塞以防止任何蒸發(fā)損失。然后將吸附器沉入頂部設(shè)有磁力攪拌器的恒溫水池中，并且用涂有聚四氟乙烯的攪拌棒連續(xù)攪拌溶液。實(shí)驗(yàn)達(dá)到吸附平衡時(shí)的數(shù)據(jù)由下述方法得到。將已知PCP的初始濃度和PH為8,10,12的480ml溶液的一部分加入到吸附器中，將預(yù)定質(zhì)量的GAO入到尼龍籃子中并放入到吸附器中。溶液一直與GAC8觸直到平衡狀態(tài)，這需要6到8天的時(shí)間。溶液PH使用PH計(jì)定期測(cè)量，若要保持PH恒定，需要加入0.01,0.05,0.1N的鹽酸或氫氧化鈉溶液。增加的鹽酸或氫氧化鈉溶液的總體積被記錄下來(lái)在質(zhì)量平衡中考慮。定時(shí)采樣溶液，測(cè)量每個(gè)

13、樣品的PCP濃度。當(dāng)兩個(gè)連續(xù)的樣品濃度沒(méi)有變化時(shí)就達(dá)到了平衡狀態(tài)，吸附的PCP*由PCP質(zhì)量平衡計(jì)算。3.4吸附速率的數(shù)據(jù)精品文檔精品文檔溶液中PCP的濃度衰減曲線的數(shù)據(jù)在旋轉(zhuǎn)籃子吸附器實(shí)驗(yàn)中可得到。吸附器由兩個(gè)葉片代替兩個(gè)籃子的葉輪攪拌，并配備了四個(gè)等距離的擋板。其它人文(Leyva-Ramos和Geankoplis,1994)介紹了旋轉(zhuǎn)籃子吸附器的形狀。吸附器部分浸入到水池中為了使吸附溶液的溫度保持恒定。將不含PCP并且PH值為8,10,12的980ml溶液的一部分倒入吸附器中，將一定質(zhì)量的MG碳放入吸附器的籃子中，然后將籃子連接到攪拌器，打開攪拌器的電機(jī)，旋轉(zhuǎn)速度分別為50,100,20

14、0rpm.定期測(cè)量溶液的PH并且若要保持PH恒定，需要加入0.01,0.05,0.1N的鹽酸或氫氧化鈉溶液，增加的溶液總體積不超過(guò)0.25ml.一旦溶液的PH保持不變，關(guān)掉攪拌器，快速加入20ml已知濃度的PCPW合定PH值的溶液，并且立刻打開攪拌器，開始計(jì)時(shí)。在實(shí)驗(yàn)中，溶液PH像先前描述的保持恒定。吸附劑溶液隔5,30min,1,2,4,6,24,36,48,72h各采樣一次。溶液的總體積在采樣后馬上增加同體積的配置溶液來(lái)保持恒定。配置溶液的濃度在吸附溶液的PC剛始濃度和平衡濃度之間。分析樣品確定PCP的濃度。實(shí)驗(yàn)濃度衰減數(shù)據(jù)，PC啾度與時(shí)間的關(guān)系如下以無(wú)量綱形式表現(xiàn)出來(lái)。CaCA0畫出無(wú)量

15、綱濃度小與時(shí)間的關(guān)系，得到無(wú)量綱濃度衰減曲線。平衡狀態(tài)PCP的最終濃度，Ca3c可使用下式方程計(jì)算得出q-：=V（Cao。二）平衡狀態(tài)吸附的PCP*,q.可由吸附等溫線估算出來(lái)，并取決于v/m比和。0。如果吸附等溫線取決于粒子大小，也會(huì)受到粒徑影響。本次研究沒(méi)有調(diào)查影響。4.結(jié)果與討論4.1吸附等溫線以前的一篇論文(Hernandez-Orta等人，2003)中研究過(guò)一些商業(yè)GAC對(duì)PCP的吸附性能，我們發(fā)現(xiàn)MGK在所有測(cè)試的GAC中具有最大的PCPR附量。這就是這篇論文中選用M破的原因。Prausnitz-Radke等溫線符合在T=25C和PH分別為8,10,12的條件下精品文檔精品文檔MG

16、BtPCP的吸附平衡數(shù)據(jù)。這個(gè)模型可由下面方程表示:（10）如下式計(jì)算平均aC1bC-等溫式常數(shù)值由基于優(yōu)化算法的最小二乘法估算得到的。絕對(duì)百分偏差D%D=111qexp-qpred)X100%(1)Nyqexp表1T=25C時(shí)Prausnitz-Radke等溫式的常數(shù)溶液PHa(L/g)b(LP/mgP)0%D8311116.70.881.110559.93.590.95.112755.75.420.890.6表1顯示的是Prausnitz-Radke等溫式的常數(shù)值和平絕對(duì)百分偏差。由于平均百分偏差低于5.1%,Prausnitz-Radke等溫式很符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和Prausni

17、tz-Radke等溫線繪制圖1.各種不同類型的商業(yè)GACffiACF對(duì)PCP的吸附平衡數(shù)據(jù)已通過(guò)Prausnitz-Radke等溫式（Diaz-Flores等人，2006;Hernandez-Orta等人，2003;Mollah和Robinson；1996a）表示出來(lái)。如圖1所示，MG碳對(duì)PCP的吸附量隨溶液PH增加而減少。Mollah和Robinson（1996a）與Diaz-Flores等人（2006）發(fā)表了關(guān)于GAC和ACF對(duì)PCP的吸附量類似的結(jié)果。這個(gè)影響是因?yàn)槿芤褐蠵CP分子和GACS面的混合物問(wèn)相互反應(yīng)。以前的一篇論文（Hernandez-Orta等，2003）已經(jīng)討論了MGK吸

18、附含PCP容液的PH值，溫度和碳表面特征的影響。3601501第500Q2040060100120140（itiueiiii：itnnalcipiiihriuiTkuipI圖1T=25C,溶液PH值又tMGS吸附PCP的影響精品文檔精品文檔線代表的是Prausnitz-Radke等溫式（Leyva-RamosGeankoplis,1994）4.2表面?zhèn)髻|(zhì)系數(shù)表面?zhèn)髻|(zhì)系數(shù)Kl的估計(jì)方法是Furusawa和Smith（1973）建議的。這個(gè)方法基于初始狀態(tài)為t=0,CA=CA0和CAr=0的評(píng)價(jià)公式（1）,將這些值代入公式（1）得到下式方程：t=0(12)最終項(xiàng)是實(shí)驗(yàn)開始時(shí)（t=0）濃度衰減曲線的

19、斜率，斜率使用最初在t=0和t=5min時(shí)的兩個(gè)數(shù)據(jù)和下式方程計(jì)算可得dCACA-Caodtt-0(13)表2顯示的是kL的值，范圍從0.002至ij0.009cm/s。這些值都在其他作者（Leyva-Ramos和Geankoplis,1994;Leyva-Ramos等人，2005;Suzuki和Kawazoe,197發(fā)表的旋轉(zhuǎn)籃子吸附器的K_值范圍之內(nèi)。表2T=25C,V=100mL的條件下計(jì)算表面?zhèn)髻|(zhì)系數(shù)和有效表面擴(kuò)散率實(shí)驗(yàn)速度(rpm)Cao(mg/L)m(g)PHCAcQ(mg/L)qc(mg/g)kL(cm/s)_10Q,s*10(cm2/s)1502000.25121442340.

20、0027.621002000.25121442340.0027.632002000.25121432340.0027.642002000.5012932150.0023.552002001.0012251750.0021.662001000.2512502000.0061.97200570.2512171310.0081.282001000.2510462200.0081.892001000.258302810.0092.0精品文檔精品文檔4.3 孔隙擴(kuò)散水溶7中PCP分子擴(kuò)散系數(shù)Dw是由Wilke和Ghang一起(Reid等人，1987)估算得到的。Daw=7.4m101(14)UbVa.中

21、和VA的值分別為2.6和207.9cm3/mol(Reid等人，1987).最終值的估計(jì)可使用LeBas方法(Reid等人，1987)。在T=25C時(shí)PC吩子擴(kuò)散系數(shù)DAw=6.9x10-6cm/s。使用下式(Leyva-Ramos和Geankoplis,1994)預(yù)測(cè)PCP的有效孔隙擴(kuò)散系數(shù)：pDAwDe,p=(15)-PHernandez-Orta等人(2003)發(fā)表過(guò)MGK的空隙率£p=0.6。MG的曲折度實(shí)驗(yàn)中還未確定。然而，Leyva-Ramos和Geankoplis,(1994)注意到不同類型的GAC的曲折系數(shù)范圍在1.7到16之間，并且當(dāng)GAC勺曲折度未知的情況下建議使

22、用7P=3.5.Leyva-Ramos和Geankoplis,(1994)表明由7P=3.5計(jì)算的D,p值在大多數(shù)情況下是最合理的估計(jì)值。因此，MGK的曲折系數(shù)確定為廂=3.5。將這些值代入等式(16)得到De,p=1.2x10-6cm/s.內(nèi)擴(kuò)散的唯一機(jī)制是孔隙擴(kuò)散，而忽略了表面擴(kuò)散(D,pW0,De,s=0)決定了孔隙擴(kuò)散對(duì)吸附的整體速率的作用。這個(gè)模型就是孔隙擴(kuò)散模型PVDMK型。PCP&度衰減曲線可以從當(dāng)De,p=1.2X10-6cm/s時(shí)PVDMI型的數(shù)值解預(yù)測(cè)出來(lái)。圖2繪制的是實(shí)驗(yàn)3的濃度衰減數(shù)據(jù)和當(dāng)De,p=1.2X10-6cm/s時(shí)的PVDMK型預(yù)測(cè)的濃度衰減曲線。我們

23、可以清楚的注意到PVDM模型過(guò)高估計(jì)了實(shí)驗(yàn)的濃度衰減數(shù)據(jù)。這表明PCP的內(nèi)擴(kuò)散比當(dāng)De,p=1.2X10-6cm/s時(shí)PVDM!測(cè)的要快得多。精品文檔精品文檔圖2MG®吸附PCP的濃度衰減曲線，線代表的是PVDMK型預(yù)測(cè)的。T=25CPH=12PVDM模型唯一的傳質(zhì)參數(shù)是kL和Qp。如先前描述的計(jì)算kL值。然后，PVDM模型的數(shù)值解和實(shí)驗(yàn)的濃度衰減數(shù)據(jù)都符合預(yù)測(cè)的濃度衰減，以此來(lái)計(jì)算有效孔隙擴(kuò)散率Q”最佳的Q,p值是最符合下列客觀函數(shù)計(jì)算的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。Z"xp,pred)(16)如圖2所示，當(dāng)De,p=3.8X10%m/$時(shí)PVDM1型非常好的解釋了實(shí)驗(yàn)3的數(shù)據(jù)。然而，必值比

24、用方程(16)計(jì)算的大3倍。這可能暗示了M破的曲折度Ip=1.09,表明MG碳的孔隙幾乎是直的。眾所周知，活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，GAC勺曲折度幾乎不可能為1。Komiyama和Smith(1974)針對(duì)于聚合樹脂對(duì)甲醛的吸附率發(fā)表過(guò)類似的結(jié)果，并討論了內(nèi)擴(kuò)散是因?yàn)榭紫扼w積擴(kuò)散和表面擴(kuò)散。因此，PCP的內(nèi)擴(kuò)散不僅僅是由于孔隙擴(kuò)散，同時(shí)還發(fā)生了表面擴(kuò)散。一些作者(Komiyama和Smith,1974;Leyva-Ramos和Geankoplis,1994;Leyva-Ramos等人，2005)已經(jīng)證明，方程(16)預(yù)測(cè)的De,p值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)一致。因此，考慮到De,p=1.2X10-6cm

25、7s能表示MG®孔隙中PCP的擴(kuò)散率，這個(gè)值就可以用于后面的部分。4.4 表面擴(kuò)散通過(guò)假定內(nèi)擴(kuò)散是由于孔隙擴(kuò)散和表面擴(kuò)散(Q,pW0,D,s=0)可解釋PCP的濃度衰減實(shí)驗(yàn)據(jù)，這個(gè)模型叫做孔隙和表面擴(kuò)散模型PVSDM在這種情況下，精品文檔精品文檔擴(kuò)散模型的動(dòng)力學(xué)參數(shù)是kL,Q,p,De,s。前兩個(gè)可如先前描述的用方程（14）和（16）計(jì)算，在這些條件下，d是未知的參數(shù)，并且是由PVSDM真型與實(shí)驗(yàn)中使用PVSDMK型的數(shù)解的PCP的濃度衰減曲線相符和來(lái)計(jì)算的。Q,s是符合方程（16）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最佳值。圖3描繪的是實(shí)驗(yàn)3的PC驗(yàn)濃度衰減曲線和PVSDM1型預(yù)測(cè)的濃度衰減曲線。如圖所示，

26、當(dāng)De,p=1.2x10-6cnf/s,CM=7.6*10-%m7s時(shí)的PVSDM模型非常符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。表2給出了其他實(shí)驗(yàn)的最佳De,s值。假設(shè)表面擴(kuò)散是內(nèi)擴(kuò)散的唯一機(jī)制，擴(kuò)散模型可以簡(jiǎn)化的認(rèn)為De,sW0,De,p=0.這個(gè)模型就是SDM模型。SDM真型的De,s最佳值如先前解釋的，可由比較實(shí)驗(yàn)濃度數(shù)據(jù)得到。圖4顯示的是實(shí)驗(yàn)3中的PCP實(shí)驗(yàn)濃度衰減曲線和SDM1型預(yù)測(cè)的濃度衰減曲線。當(dāng)De,s=15.3X10-1°cm7s時(shí)，SDM模型相當(dāng)好的解釋了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。然而，我們不能認(rèn)為孔隙體積擴(kuò)散對(duì)PCP的內(nèi)擴(kuò)散沒(méi)有影響。圖4描繪的是使用De,s=7.6X1O10cH7s（PVSDMl型得

27、到的De,s最佳值）SDM1型預(yù)測(cè)到的濃度衰減曲線。正如預(yù)測(cè)的SDM1型過(guò)高估計(jì)了實(shí)驗(yàn)3的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。QE=，rrrFrrr+tkxpcnmcntal<hidLP上LE,'ar、X.D,I時(shí)"匕面飛圖3MGK吸附PCP的濃度衰減曲線，線代表的是實(shí)驗(yàn)3中PVSDM1型預(yù)測(cè)的PH=12T=25C精品文檔精品文檔圖4MG碳吸附PCP的濃度衰減曲線，線代表的是實(shí)驗(yàn)3中SDM真型預(yù)測(cè)的PH=12T=25C由于在SDM模型中，表面擴(kuò)散是唯一的擴(kuò)散機(jī)制。強(qiáng)調(diào)PVSDM1型的De,s值不同與SDM真型的CM值，這點(diǎn)很重要。換句話說(shuō)，SDM真型的De,s總比PVSDM模型的4大。PVSDM

28、K型得到的De,s值的范圍在1.2X10-12到7.6X10-%吊為之間。關(guān)于GAC±五氯苯酚的吸附動(dòng)力學(xué)(Mollah和Robinson,1996b),殺蟲齊(Baup等，2000),紅染料(Mckay和Al-Duri,1991),酸性染料藍(lán)-80(Choy等人，2004)提出這個(gè)范圍部分位于Dm值(1.3X10-1°至I9.9X10-11cm/s)范圍內(nèi)。12txp.NmL50rpm-&O>&P電52q!oofpm"BE，p.No,3.2£K>rpiii:能OD8-Q8g1：8gB07-w-06-JQ§I_J,i

29、,J,J_J.一!.H,0155075圖5PH=12T=25C實(shí)驗(yàn)1,2,3中表面?zhèn)髻|(zhì)對(duì)PC限度衰減的影響精品文檔精品文檔口gD.72550圖6PH=12T=25C實(shí)驗(yàn)3中表面?zhèn)髻|(zhì)對(duì)PC啾度衰減的影響4.5 表面?zhèn)髻|(zhì)的重要性旋轉(zhuǎn)籃子吸附器中的PCP表面?zhèn)髻|(zhì)取決于攪拌器的旋轉(zhuǎn)速度。圖5顯示的是旋轉(zhuǎn)速度分別為50,100和200rpm的實(shí)驗(yàn)1-3的PCP實(shí)驗(yàn)濃度衰減數(shù)據(jù)。這三個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)幾乎重疊，以致于表面?zhèn)髻|(zhì)對(duì)吸附整體速率沒(méi)有影響。因此，其他實(shí)驗(yàn)操做的旋轉(zhuǎn)速度是200rpm.通過(guò)預(yù)測(cè)PVSDM1型的PC啾度衰減曲線和表面彳質(zhì)系數(shù)的一些值kL,我們可以調(diào)查表面?zhèn)髻|(zhì)的重要性。在這種情況下，PVS

30、DM模型的De,p=1.2X10-6cm/s,最佳Q,s值,kL為0.001,0.005和0.01cm/s。kL值在0.001到0.01之間，因?yàn)槠渌墨I(xiàn)和這篇論文表示旋轉(zhuǎn)籃子吸附器的kL值通常在0.001到0.01之間。圖6描繪的實(shí)驗(yàn)3的實(shí)驗(yàn)濃度衰減數(shù)據(jù)和PVSDMK型預(yù)測(cè)的濃度衰減曲線，我們可以注意到PVSDMK型預(yù)測(cè)的濃度衰減曲線幾乎與kL(0.001,0.005,0.010cm/s)重疊。盡管表面?zhèn)髻|(zhì)增加了十倍，PCP的整體吸附率不會(huì)受到影響。然而，內(nèi)擴(kuò)散控制了GAC±PCP的整體吸附率，表面?zhèn)髻|(zhì)阻力可忽略不計(jì)。4.6 平衡狀態(tài)時(shí)吸附的PCP*對(duì)表面擴(kuò)散的影響平衡狀態(tài)時(shí)吸附的

31、PCP量q.對(duì)表面擴(kuò)散的影響是在相同的條件下(除了PCP的初始條件和GAC勺量不同)操作這些實(shí)驗(yàn)調(diào)查出來(lái)的。在這這些條件下，每個(gè)實(shí)驗(yàn)的q3c都一樣.圖7描繪的是實(shí)驗(yàn)3,4,5的PC我驗(yàn)濃度衰減數(shù)據(jù)。這些實(shí)驗(yàn)在相同的實(shí)驗(yàn)條件下操作，除了GAC的量不同，GAC勺量分別為0.25,0.50,1.00g，相應(yīng)平衡狀態(tài)時(shí)PCP勺最終濃度CA分別為142.8,93.4和25.4mg/l.精品文檔精品文檔正如預(yù)期的，GAC勺量減少，G減小。前文所述GAC勺量增加，吸附更多的PCP可以解釋這種影響。圖7顯示的是實(shí)驗(yàn)3,4,5的PVSDM1型預(yù)測(cè)的濃度衰減曲線和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。我們可以觀察到PVSD旗型正好解釋了實(shí)驗(yàn)

32、數(shù)據(jù)。0255口75Time,h圖7對(duì)于不同質(zhì)量的GAC,PCP的平衡吸附量對(duì)濃度衰減的影響線代表的是PH=12T=25C實(shí)驗(yàn)3,4,5中PVSDlMg型預(yù)測(cè)的另一種得到不同q.的方法是在PCP不同初始濃度Co的條件下操作實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)3,6,7是在相同的條件下操作的，除了CA0的值分別為200,100,57mg/l,Ca值分別為142.8,50.5和17.5mg/l.在這種情況下，當(dāng)。減小，%減小，原因是隨著Cao減小，吸附的PCP量也減小。圖8描繪的是實(shí)驗(yàn)3,6,7的實(shí)驗(yàn)濃度衰減數(shù)據(jù)和PVSDM1型預(yù)測(cè)的濃度衰減曲線。圖中所示，PVSD頒型非常好的解釋了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。Mollah和Robinson

33、（1996b）與Choy等人（2004）也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了De,s取決于PCP的平衡吸附量，并提出下列關(guān)系：De,s=DS°e庭（17）用這個(gè)方程可以解出PVSDM1型得到的De,s實(shí)驗(yàn)值。采用最小乘法計(jì)算方程常數(shù)CS。和入。圖9以De,s與q/I勺線性形式顯示了De,s實(shí)驗(yàn)值和上式方程的關(guān)系。圖中所示，PCP的平衡吸附量增大，表面擴(kuò)散增大，這是因?yàn)镚A以力異構(gòu)表面和在吸附中心與中心吸附的PCP分子間的相互作用。剛開始由于GACM有高的吸附能，PCPM附在這些部位，但表面流動(dòng)性很低。隨著表面覆蓋增大，這些部位以更低能量吸附PCP吸附的PCPI面流動(dòng)性更大。精品文檔精品文檔12:PVSDM.

34、%I*凡7r11兒，eL.I12hn*tl.Q.2一001*H*彳崎:0255aTigh圖8對(duì)于PCP不同的初始濃度，PCP的平衡吸附量對(duì)濃度衰減的影響線代表的是PH=12T=25C實(shí)驗(yàn)3,6,7中PVSDM1型預(yù)測(cè)的4.7 溶液PH值對(duì)表面擴(kuò)散的影響溶液PH值對(duì)表面擴(kuò)散影響的研究是在PH為8,10,12的條件下控制實(shí)驗(yàn)吸附率。圖10描繪實(shí)驗(yàn)8,9,10的濃度衰減曲線和PVSDM1型預(yù)測(cè)的濃度衰減曲線。在不同的PH值下，PVSDMI型預(yù)測(cè)的與實(shí)驗(yàn)濃度衰減數(shù)據(jù)非常符合。溶液PH值為8,10,12的Q,s分別為2.0X10-1°,1.8X10-1°,1.9X10-1%后為因而，

35、表面擴(kuò)散不取決于溶液PH值。圖9PH=12T=25CPCP的平衡吸附量對(duì)有效表面擴(kuò)散率的影響精品文檔精品文檔1.0乏oe2YJ040200。256075Time,h圖10溶液PH值對(duì)PCP濃度衰減的影響線代表的是T=25C,實(shí)驗(yàn)6,8,9中PVSD限型預(yù)測(cè)的5.結(jié)論GAC對(duì)PCP的整體吸附率不取決于表面?zhèn)髻|(zhì)。三種模型解釋了整體吸附速率，這些模型認(rèn)為內(nèi)擴(kuò)散控制了整體吸附率。這三種模型都與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)非常符合。但是兩種模型的動(dòng)力學(xué)參數(shù)都沒(méi)有物理意義。第一種模型假設(shè)內(nèi)擴(kuò)散是由孔隙擴(kuò)散PVDMf型控制的。結(jié)果顯示，這個(gè)模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)非常符合，但Q,p沒(méi)有物理意義。因?yàn)檫@些值幾乎與水中PCP的分子擴(kuò)散系數(shù)一

36、樣。這個(gè)結(jié)果與曲折度的概念無(wú)關(guān)。在模型2中，內(nèi)擴(kuò)散是因?yàn)榭紫稊U(kuò)散和表面擴(kuò)散，PVSDMf型。在這個(gè)模型中，曲折系數(shù)模型和使用GAC推薦的曲折系數(shù)3.5來(lái)計(jì)算工。通過(guò)PVSDMI型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符和來(lái)計(jì)算ds.PVSDMf型的De,s值，隨著PCP的平衡吸附量的增大而顯著的增大，但不取決于溶液的PK模型3,SMD假設(shè)在GAC®附期間，表面擴(kuò)散了控制PCP的內(nèi)擴(kuò)散。SDMf型唯一的缺陷是毫無(wú)理由地忽略了孔隙擴(kuò)散。參考文獻(xiàn)Baup,S.,C.Jaffre,D.Wolbert,andA.Laplanche,“AdsorptionofPesticidesontoGranularActivated

37、Carbon:DeterminationofSurfaceDiffusivitiesUsingSimpleBatchExperiments,“Adsorption,6,219(2000).Choy,K.K.H.,J.F.Porter,andG.McKay,“Film-SurfaceDiffusion精品文檔精品文檔DuringtheAdsorptionofAcidDyesontoActivatedCarbon,"J.Chem.Technol.Biotechnol.,79,1181(2004).Diaz-Flores,P.E.,R.Leyva-Ramos,R.M.Guerrero-Co

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