粘土颗粒吸附直接染料的分形特征.pdf

维普资讯 第 28卷第 4期 环 境 科 学 学 报 Vo1．28．No．4 2008年 4月 AetaScientiaeCircumstantiae Apr．，2008 郑雅芹，王毅力，卢佳，等 ．2008．粘土颗粒吸附直接染料的分形特征 [J]．环境科学学报 ，28(4)：634—646 ZhengYQ．WangYL，LuJ，eta1．2008．Fractalcharacteristicsofadsorptionofdirectdyecompoundsontoclayparticles[J]．ActaScientiae Circumstantiae，28(4)：634—646 粘土颗粒吸附直接染料的分形特征 郑雅芹 ，王毅力 ，卢佳 ，李春成 ，袁学培 ，杜白雨 1．北京林业大学环境科学与工程学院环境科学学科，省部共建森林培育与保护教育部重点实验室，北京 100083 2中国科学院化学研究所工程塑料院重点实验室 ，北京 100080 收稿 日期 ：2007．07—09 修 回 日期 ：2007—11—21 录用 日期 ：2007·11—21 摘要 ：粘土颗粒对直接耐晒黑和直接大红染料 的吸附均可分为快速 的边缘覆盖和慢速的晶层吸附2个过程 ，整个吸附过程符合准一二级反应动 力学方程式，除了伊利土-直接耐晒黑染料的吸附体系之外，其它体系的吸附过程 中以晶层吸附为主的阶段均具有类分形特征．体系的非线性 吸附等温线符合 Langmuir型吸附等温模式，并且除了蒙脱土吸附直接大红染料之外，也可以用分形 Langmuir吸附等温模式获得较好的模拟效 果．在不同原始浓度下直接大红染料在粘土颗粒表面发生的边缘覆盖和晶层吸附这2个过程的程度是不同的，从而导致 了吸附等温线在原始 染料为 150mg·L 时出现最大的吸附量，而且颗粒边缘覆盖的直接大红染料的比例较高．染料进入粘土颗粒的晶层后，扩大了晶层间距 ，改变 了其表面微孔几何结构．颗粒表面棱角变得光滑 ，结构疏松 ，片层结构逐渐减少 ，上述效果在蒙脱土颗粒上或直接耐晒黑染料吸附时表现地更 为显著．而且吸附染料后蒙脱土颗粒对 N：的吸附量 比伊利土下降的幅度小，其 比表面积、孔体积和平均孔径的下降比例也比伊利土小，其 中平 均孔径的差异 比较明显．吸附染料之后粘土颗粒表面分形维数 D均升高了，晶层膨胀和开孔作用抵消了“表面粗糙度屏蔽”、“孔阻塞效应”机 理降低D 的影响，增加了表面粗糙度． 关键词 ：粘土颗粒 ；直接染料 ；吸附；分形 文章编号：0253—2468(2008)04．634—13 中图分类号 ：X703．1 文献标识码 ：A Fractalcharacteristicsofadsorption ofdirectdyecompoundsontoclayparticles ZHENG Yaqin ，WANGYili’ ，LUJia ，LIChuncheng ，YUAN Xuepei，DU Baiyu 1．EnvironmentalScience，CollegeofEnvironmentalScienceand Engineering，The Key Laboratory forSilviculture and Conservation ofMinistry of EducationandBeijing，BeijingForestryUniversity，Beijing100083 2．StateKeyLaboratory ofEngineeringPlastics，InstituteofChemistry，ChineseAcademyofSciences，Beijing100080 Received9July2007； received inrevisedform 21November2007； accepted21November2007 Abstract：Theadsoprtionprocesseso