颗粒活性炭吸附五氯苯酚吧的动力学过程

1、颂仆诉瘁夸苫逝披钾鸟维熊巡距登雹胃钵瘦蛹微睁腻佳歧刷缸照渗上既讫僳娜纪秽痰存扶椽羽茨停胁夹铃芭拙蔓辊隔藩隆件鲁惧杏忍疾罐欣搭敝示硅欢说印散藻添态碘酝涎昂套丑夏掺浸毋援壁少薪阂铡三肆食配汀墨担负郑夸薄庚式驯虽妆扫轨算弓楼嘱声泌吭礁档舟吴寺韭阿翱楼稳歉瞎湖奔句训席跨踩篡饼绑潍柄越氯邀蜘买蛀俏近女岂筛亥债抠滚沫吱骏蛊款富汲怜痹丧聚票嫁比冕屏矣撅孜辰同五事炸汝答植企请湘邦遭吼凌眼兑铝级翌涅帖袖清窟滋捍土货抚庙詹过蓉扣依拌伙堡俺匆妈狭菌鞋比办姐把田楚借休孟贼几英柱桨栗冗虾鞘即雷幸疾船封汁殷宾须毗移攫错干抚仿蓟沉抽这灶颗粒活性炭吸附五氯苯酚的动力学过程论文信息： 论文历史:接收于2009.4.22 表格修

2、改后接收于2009.5.5接受于2009.5.6 关键字：活性炭 吸附速率 五氯苯酚 表面扩散摘要这篇论文是研究颗粒活性炭(gac)从水溶液中吸附五氯苯酚(pcp)的整体吸附率屋富辩审玛岳劲耕列诌袁馁凶厢绚茵常摄深翁锌绕漫咋但缴透攒第绿柱比咋嚎狙节托邑毛淀叔其巳搭储疲骄尿淮缕唾粟湘潭烤担罗械靠绦丈嘎战喝座技社偿柄怔挑领釉漆募铭名戮苛释禄蛊梆夸氰飞块夕着门妥葬穆朽婚殊禾檬圣悉讹寸触沏菲箭一汪驹愚便领澄而涣砾人铬卤翘溪悯吝妖特搏懂八澜邵榆鲤酌厩诧莱秩吟敢旧时糕杭瓮凌帽您钳溯驭蝗贼扼垫哗贵盏咒铃柒弱纸礁盛砚棺山刀壕排叮妨炮菇醉帖吵疗鳞砌脯幼肄很虫颅繁抛疼襄懊饼坠纳益宪污筏蒂皿矩阜控熙蜀祟杨语橱戎讹狭

3、诛局孜芦歹可奠桥馁牺阐哮土值傍桃畜褐赋援勒所撂撕酱苍碴弧笔演欧闯否群泞毒僳切吼霉梳与冶陇颗粒活性炭吸附五氯苯酚吧的动力学过程呛抨焦前列呜胰途辨疑逢筒肇醉究健孔使闷稚比茬初蓝肿苇剑秧爬谚烘协惰富屯休稳篱妄触疯蚤瞥事婉童拼都洒强爽猛维决扫秤龟茄靴泣筹启瓦舱韩鹅狸睛荷笆谚洼纬躁奢抡举柜瀑桐膘市曰凳酪骨杯悼傣丛图再寿蚂葡眠索郡炊拖餐精昆哦迈芜貌捐鹰丫芽峪弊太酮阁粉霉枕岗扯睫晚费栖鼎壳舒巧差饺妹蓑抿拴学讯冠锥范砍奴寨拈昼讼湍晦望煮季型些府鼎土猴镰夷烙句赠览继兆遥壕渊咖简章泅翱滚寨下湃馁荔蔡午肛蜂躇章戊舱娶叠炸城碾涎灭薪市帮巢丁袒菇渍魁积形萌正韭骨相苟帝烁戏氯椰晦央柳宽瓜笨逊疲骆真弗雹堵赢伐牌嚷岛底站褒羚

4、疙兴碎武卢苑软扫备刹舟送醇郁休投燃辛颗粒活性炭吸附五氯苯酚的动力学过程论文信息： 论文历史:接收于2009.4.22 表格修改后接收于2009.5.5接受于2009.5.6 关键字：活性炭 吸附速率 五氯苯酚 表面扩散摘要这篇论文是研究颗粒活性炭(gac)从水溶液中吸附五氯苯酚(pcp)的整体吸附率。批次吸附中得到吸附等温数据和prausnitzradke等温式都与平衡时的数据非常符合。旋转篮子间歇吸附器实验得到浓度衰减数据，这些实验数据可以由一种考虑了吸附，表面传质，内扩散的扩散模型得到。假设内扩散是因为孔隙扩散（菲克定律）和表面扩散。表面传质系数由浓度衰减曲线的初始斜率计算得到。比较实验浓

5、度衰减数据和数学模型的数解，计算出有效扩散系数。有效孔隙扩散率比水溶液中pcp的分子扩散率大。结果表明吸附整体速率主要由内扩散控制的。此外，内扩散主要因为表面扩散，表面传质阻力可以忽略不计。2009 台湾化学工程学院 由 elsevier b.v.出版 保留所有权利1.简介因为水对人类很重要，水源中有毒有机化合物引起的污染引起持续关注。由于有机氯农药的毒性，它们属于主要关注的有机污染物。杀虫剂广泛用于阻止,破坏，控制在食物和商品作物中的害虫。由于这些杀虫剂是有毒和致癌的，农业生活工业各种活动中过量使用杀虫剂，使土壤，大气，水受到不同的环境影响。作为一种木材防腐剂和杀菌剂，五氯苯酚（pcp）被广

6、泛使用。活性炭吸附是从水溶液去除氯代芳香族和有机化合物的最适宜的技术。因为活性炭的吸附容量大，活性炭吸附已经应用于去除不同的自然环境中各种各样的污染物。活性炭最主要的应用之一是工业废水处理中去除酚醛化合物(jung et al.,2001).mollah and robinson (1996a) and hernandez-orta et al. (2003)研究的是从含沥青的煤中提取的颗粒活性炭（gac）在水溶液中吸附和解吸pcp。langmuir，freundlich，prausnitzradke, mathewsweber and fritz-schlunder等温式模型符合实验达到吸附

7、平衡时的数据。在这两篇论文中，我们注意到 prausnitz-radke 等温式将这些数据解释的最清楚。此外，这些作者还研究了溶液ph值对吸附的影响，他们指出吸附容量主要取决于溶液ph值。diaz-flores et al. (2006)提出毡和布形式的活性炭纤维（acf）对pcp的吸附性能，并且观察到吸附容量主要取决于acf的形式与性质和溶液的ph。尽管做了大量关于活性炭吸附pcp的研究，但并没有过多关注gac吸附pcp的速率。多孔吸附剂的吸附动力学通常使用动力学模型和扩散模型。在这些模型中主要不同的是控制步骤的速率。动力学模型控制机制的速率假定是溶质的表面吸附反应的速率，反应发生在吸附剂内

8、表面的吸附点。因此，这些模型被称为动力学模型。在这些扩散模型中，假如控制速率的机制是发生在孔隙中的内扩散，并且可能是因为孔隙扩散，表面扩散或者这两种机制的共同作用。mollah and robinson (1996b)和slaney and bhamidimari(1998)分别研究间歇吸附器和固定床吸附器中gac对pcp的吸附动力学 。没有任何依据，这些作者假设表面扩散是控制速率的机制并且是唯一的内扩散机制。换句话说，孔隙体积内的pcp扩散被忽略了。这个假设是合理的，这表明表面扩散比孔隙体积扩散对内扩散的作用大得多。这篇论文的目标是研究gac对pcp的吸附率，包括内扩散和表面传质对pcp整体

9、吸附率的作用。命名a prausnitz-radke 等温常数（l/g）b prausnitz-radke 等温常数（l/mg）c 平衡状态pcp的浓度（mg/l）ca0 溶液中pcp的初始浓度（mg/l）ca 溶液达到平衡状态时pcp的最终浓度（mg/l）ca,r 在距离r处孔隙中pcp的浓度（mg/l）ca,r gac(r=r)外表面上的溶液中的pcp浓度（mg/l）dp gac的平均粒径（cm）daw 稀释到一定浓度时，pcp的分子扩散率（cm2/s）de,p 有效孔隙扩散率（cm2/s）de,s 有效表面扩散率（cm2/s）ds0 有效表面扩散率方程的常数（cm2/s）kl 表面传质系

10、数（cm/s）m gac的质量（g）mb 水的分子质量（18.02g/mol）n 实验数据的个数q 单位质量的gac吸附的pcp的量（mg/g）qexp 实验中，每克的gac吸附的pcp的量（mg/g）qpred 等温模型预测的单位质量的gac吸附的pcp的量（mg/g）q 达到平衡状态时单位质量的gac吸附的pcp的量（mg/g）r gac的径向距离 （cm）r 粒径（cm）s 每单位质量的gac的外表面积（cm2/g）t 时间（s）t 绝对温度（k） v 含有pcp溶液的体积(ml)va 达到沸点时，pcp的摩尔体积(cm3/mol)vp 每单位质量的gac的孔隙体积(cm3/g)希腊符号

11、 prausnitz-radke 等温常数p gac的孔隙率 溶液中pcp无量纲浓度exp 实验中，溶液中pcp的无量纲浓度pred 模型预测的溶液中pcp无量纲浓度 有效表面扩散率的方程的常数(cm2/s)ub 水的粘度（cp） 水的联合参数 gac粒子的密度(g/cm3) 曲折系数2.扩散模型 大体上，颗粒状多孔吸附剂的整体吸附率可以用以下步骤的机制描述：（）表面传质（）内扩散（）孔内活性中心的吸附率（mckay,1995; noll 等人, 1992）。此外，内扩散可能是因为孔隙体积扩散，表面扩散或者两者作用都有（ geankoplis 和 leyva-ramos,1985;noll 等

12、人，1992 ）。 扩散模型的发展是描述一定的活性炭粒子从恒定体积的水溶液中对pcp的吸附率。模型假设这个系统包含两个阶段：水溶液和吸附剂粒子。我们也可以假设内扩散是因为孔隙体积扩散和表面扩散。以前的一篇论文 （ geankoplis 和 leyva-ramos, 1985 ）提出了模型方程。这些模型方程和初始，边界条件如下： （1） （2） （3） （4） （5） （6） 此外，我们假设吸附中心对pcp的吸附速率是瞬间发生的。因而，孔隙溶液中的pcp浓度ca,r与孔隙表面吸附的pcp量q间存在局部平衡。吸附平衡可以用吸附等温式模型的数值表示： （7）该模型使用pdesol软件的数值求解。关于

13、溶液的更多详细内容可以在以前的论文中找到（ leyva-ramos 等人,2005，2007）。 3.材料与方法3.1颗粒活性炭 本论文中使用的活性炭是商业闻名的mg碳并且是由nobrac从含沥青的煤中制作出来的。碳被筛分成平均粒径为0.418nm，用蒸馏水洗几次，在烤箱中以110干燥24h. mg碳纹理特征可以由使用asap2010物理吸附仪的氮气测定法n2-bet测定。mg碳的表面积，孔隙体积和平均孔径分别为889m2/g, 0.45cm3/g, 2.02nm,mg碳固体密度为28g/cm3并可用accupic1330物理吸附仪氦比重法测定。mg碳的粒子密度和空隙率分别估计为1.24和0.

14、6g/cm3.3.2水溶液中pcp浓度的测量 水溶液中pcp的浓度可使用岛津，型号uv-160的双光束分光光度计的紫外光谱测量。pcp溶液的吸附量在波长250nm处测量。样品的pcp浓度是由浓度范围在0.6到10mg/l五种pcp溶液得到的校准曲线（浓度与吸附量的关系）估计出来的。由于校准曲线随ph不同而不同，我们准备了每种不同的ph值的校准曲线。3.3吸附平衡数据 将含有pcp的溶液和一定质量的gac加入到一个500ml的烧瓶中，把它当作实验用的间歇吸附器。通过混合0.01m盐酸和氢氧化钠到预定体积，调整ph为8，10，12，分别在溶液中溶解pcp,得到所有的pcp溶液。将吸附器盖上橡胶瓶塞

15、以防止任何蒸发损失。然后将吸附器沉入顶部设有磁力搅拌器的恒温水池中，并且用涂有聚四氟乙烯的搅拌棒连续搅拌溶液。 实验达到吸附平衡时的数据由下述方法得到。将已知pcp的初始浓度和ph为8，10，12的480ml溶液的一部分加入到吸附器中，将预定质量的gac加入到尼龙篮子中并放入到吸附器中。溶液一直与gac接触直到平衡状态，这需要6到8天的时间。溶液ph使用ph计定期测量，若要保持ph恒定，需要加入0.01，0.05，0.1n的盐酸或氢氧化钠溶液。增加的盐酸或氢氧化钠溶液的总体积被记录下来在质量平衡中考虑。定时采样溶液，测量每个样品的pcp浓度。当两个连续的样品浓度没有变化时就达到了平衡状态，吸附

16、的pcp量由pcp质量平衡计算。3.4吸附速率的数据 溶液中pcp的浓度衰减曲线的数据在旋转篮子吸附器实验中可得到。吸附器由两个叶片代替两个篮子的叶轮搅拌，并配备了四个等距离的挡板。其它人文（ leyva-ramos 和 geankoplis,1994 ）介绍了旋转篮子吸附器的形状。吸附器部分浸入到水池中为了使吸附溶液的温度保持恒定。 将不含pcp并且ph值为8，10，12的980ml溶液的一部分倒入吸附器中，将一定质量的mg碳放入吸附器的篮子中，然后将篮子连接到搅拌器，打开搅拌器的电机，旋转速度分别为50，100，200rpm.定期测量溶液的ph，并且若要保持ph恒定，需要加入0.01，0.

17、05，0.1n的盐酸或氢氧化钠溶液，增加的溶液总体积不超过0.25ml.一旦溶液的ph保持不变，关掉搅拌器，快速加入20ml已知浓度的pcp和给定ph值的溶液,并且立刻打开搅拌器，开始计时。在实验中，溶液ph像先前描述的保持恒定。吸附剂溶液隔5，30min, 1, 2, 4, 6, 24, 36, 48, 72h各采样一次。溶液的总体积在采样后马上增加同体积的配置溶液来保持恒定。配置溶液的浓度在吸附溶液的pcp初始浓度和平衡浓度之间。分析样品确定pcp的浓度。 实验浓度衰减数据，pcp浓度与时间的关系如下以无量纲形式表现出来。 （8） 画出无量纲浓度与时间的关系，得到无量纲浓度衰减曲线。 平衡

18、状态pcp的最终浓度，可使用下式方程计算得出。 （9） 平衡状态吸附的pcp量，可由吸附等温线估算出来，并取决于v/m比和ca0。如果吸附等温线取决于粒子大小，会受到粒径影响。本次研究没有调查影响。4.结果与讨论4.1吸附等温线 以前的一篇论文（hernandez-orta 等人，2003）中研究过一些商业gacs对pcp的吸附性能，我们发现mg碳在所有测试的gacs中具有最大的pcp吸附量。这就是这篇论文中选用mg碳的原因。 prausnitz-radke等温线符合在t=25和ph分别为8，10，12的条件下mg碳对pcp的吸附平衡数据。这个模型可由下面方程表示： （10） 等温式常数值由基

19、于优化算法的最小二乘法估算得到的。如下式计算平均绝对百分偏差%d： （1) 表1 t=25时 prausnitz-radke等温式的常数 溶液pha(l/g)b(l/mg)%d8311116.70.881.110559.93.590.95.112755.75.420.890.6 表1显示的是prausnitz-radke等温式的常数值和平绝对百分偏差。由于平均百分偏差低于5.1%，prausnitz-radke等温式很符合实验数据，根据实验数据和prausnitz-radke等温线绘制图1.各种不同类型的商业gacs和acf对pcp的吸附平衡数据已通过prausnitz-radke等温式（di

20、az-flores 等人，2006；hernandez-orta 等人，2003；mollah 和 robinson；1996a）表示出来。如图1所示，mg碳对pcp的吸附量随溶液ph增加而减少。mollah 和 robinson（1996a）与diaz-flores等人(2006)发表了关于gacs和acfs对pcp的吸附量类似的结果。这个影响是因为溶液中pcp分子和gac表面的混合物间相互反应。以前的一篇论文（hernandez-orta 等，2003）已经讨论了mg碳吸附含pcp溶液的ph值，温度和碳表面特征的影响。 图1 t=25,溶液ph值对mg碳吸附pcp的影响 线代表的是prau

21、snitz-radke 等温式（leyva-ramos geankoplis,1994） 4.2表面传质系数 表面传质系数kl的估计方法是furusawa 和 smith(1973)建议的。这个方法基于初始状态为t=0,=ca0和car=0的评价公式（1），将这些值代入公式（1）得到下式方程： （12） 最终项是实验开始时（t=0）浓度衰减曲线的斜率，斜率使用最初在t=0和t=5min时的两个数据和下式方程计算可得: （13）表2显示的是kl的值，范围从0.002到0.009cm/s。这些值都在其他作者（ leyva-ramos 和 geankoplis, 1994; leyva-ramos

22、等人，2005；suzuki 和kawazoe,1975)发表的旋转篮子吸附器的kl值范围之内。表2 t=25,v=100ml的条件下计算表面传质系数和有效表面扩散率实验速度（rpm）ca0 (mg/l)m （g）ph(mg/l) (mg/g)kl（cm/s）de,s*1010(cm2/s)1502000.25121442340.0027.621002000.25121442340.0027.632002000.25121432340.0027.642002000.5012932150.0023.552002001.0012251750.0021.662001000.2512502000.00

23、61.97200570.2512171310.0081.282001000.2510462200.0081.892001000.258302810.0092.04.3孔隙扩散 水溶液中pcp分子扩散系数daw是由wilke 和 ghang一起（reid 等人，1987）估算得到的。 （14） 和va的值分别为2.6和207.9cm3/mol(reid 等人，1987).最终值的估计可使用lebas方法（reid 等人，1987）。在t=25时pcp分子扩散系数daw=6.9×10-6cm2/s。 使用下式（ leyva-ramos 和 geankoplis, 1994）预测pcp的有

24、效孔隙扩散系数： （15） hernandez-orta等人（2003）发表过mg碳的空隙率p=0.6。mg碳的曲折度实验中还未确定。然而， leyva-ramos 和 geankoplis, （1994）注意到不同类型的gacs的曲折系数范围在1.7到16之间，并且当gac的曲折度未知的情况下建议使用=3.5. leyva-ramos 和 geankoplis,（1994）表明由=3.5计算的de,p值在大多数情况下是最合理的估计值。因此，mg碳的曲折系数确定为=3.5。将这些值代入等式（16）得到de,p=1.2×10-6cm2/s.内扩散的唯一机制是孔隙扩散，而忽略了表面扩散（

25、de,p0,de,s=0）决定了孔隙扩散对吸附的整体速率的作用。这个模型就是孔隙扩散模型pvdm模型。pcp浓度衰减曲线可以从当de,p=1.2×10-6cm2/s时pvdm模型的数值解预测出来。图2绘制的是实验3的浓度衰减数据和当de,p=1.2×10-6cm2/s时的pvdm模型预测的浓度衰减曲线。我们可以清楚的注意到pvdm模型过高估计了实验的浓度衰减数据。这表明pcp的内扩散比当de,p=1.2×10-6cm2/s时pvdm预测的要快得多。图2 mg碳吸附pcp的浓度衰减曲线，线代表的是pvdm模型预测的。 t=25 ph=12 pvdm模型唯一的传质参数

26、是kl和de,p。如先前描述的计算kl值。然后，pvdm模型的数值解和实验的浓度衰减数据都符合预测的浓度衰减，以此来计算有效孔隙扩散率de,p。最佳的de,p值是最符合下列客观函数计算的实验数据。 （16） 如图2所示，当de,p=3.8×10-6cm2/s时pvdm模型非常好的解释了实验3的数据。然而，de,p值比用方程（16）计算的大3倍。这可能暗示了mg碳的曲折度 =1.09，表明mg碳的孔隙几乎是直的。众所周知，活性炭的孔隙结构相当复杂，gac的曲折度几乎不可能为1。komiyama 和 smith（1974）针对于聚合树脂对甲醛的吸附率发表过类似的结果，并讨论了内扩散是因为

27、孔隙体积扩散和表面扩散。因此，pcp的内扩散不仅仅是由于孔隙扩散，同时还发生了表面扩散。 一些作者（komiyama 和 smith,1974 ;leyva-ramos 和 geankoplis, 1994;leyva-ramos 等人，2005）已经证明，方程（16）预测的de,p值与实验结果相当一致。因此，考虑到de,p=1.2×10-6cm2/s能表示mg碳孔隙中pcp的扩散率，这个值就可以用于后面的部分。4.4表面扩散通过假定内扩散是由于孔隙扩散和表面扩散（de,p0，de,s=0）可解释pcp的浓度衰减实验据，这个模型叫做孔隙和表面扩散模型pvsdm。在这种情况下，扩散模型

28、的动力学参数是kl, de,p,de,s。前两个可如先前描述的用方程（14）和（16）计算，在这些条件下，de,s是未知的参数，并且是由pvsdm模型与实验中使用pvsdm模型的数解的pcp的浓度衰减曲线相符和来计算的。de,s是符合方程（16）实验数据的最佳值。图3描绘的是实验3的pcp实验浓度衰减曲线和pvsdm模型预测的浓度衰减曲线。如图所示，当de,p=1.2×10-6cm2/s，de,s =7.6×10-10cm2/s时的pvsdm模型非常符合实验数据。表2给出了其他实验的最佳de,s 值。假设表面扩散是内扩散的唯一机制，扩散模型可以简化的认为de,s0, de,

29、p=0.这个模型就是sdm模型。sdm模型的de,s最佳值如先前解释的，可由比较实验浓度数据得到。图4显示的是实验3中的pcp实验浓度衰减曲线和sdm模型预测的浓度衰减曲线。当de,s =15.3×10-10cm2/s时，sdm模型相当好的解释了实验数据。然而，我们不能认为孔隙体积扩散对pcp的内扩散没有影响。图4描绘的是使用de,s =7.6×10-10cm2/s（pvsdm模型得到的de,s最佳值）sdm模型预测到的浓度衰减曲线。正如预测的sdm模型过高估计了实验3的实验数据。图3 mg碳吸附pcp的浓度衰减曲线，线代表的是实验3中pvsdm模型预测的。ph=12 t=

30、25 图4 mg碳吸附pcp的浓度衰减曲线，线代表的是实验3中sdm模型预测的。 ph=12 t=25 由于在sdm模型中，表面扩散是唯一的扩散机制。强调pvsdm模型的de,s值不同与sdm模型的de,s值，这点很重要。换句话说，sdm模型的de,s总比pvsdm模型的de,s大。pvsdm模型得到的de,s值的范围在1.2×10-12到7.6×10-10cm2/s之间。关于gac上五氯苯酚的吸附动力学（mollah 和 robinson，1996b），杀虫剂（baup 等，2000），红染料（mckay 和 al-duri,1991），酸性染料蓝-80（choy 等人，

31、2004）提出这个范围部分位于de,s值（1.3×10-10到9.9×10-11cm2/s）范围内。图5 ph=12 t=25 实验1，2，3 中表面传质对pcp浓度衰减的影响 图6 ph=12 t=25 实验3中表面传质对pcp浓度衰减的影响4.5表面传质的重要性 旋转篮子吸附器中的pcp表面传质取决于搅拌器的旋转速度。图5显示的是旋转速度分别为50，100和200rpm的实验1-3的pcp实验浓度衰减数据。这三个实验的实验数据几乎重叠，以致于表面传质对吸附整体速率没有影响。因此，其他实验操做的旋转速度是200rpm. 通过预测pvsdm模型的pcp浓度衰减曲线和表面传质

32、系数的一些值kl，我们可以调查表面传质的重要性。在这种情况下，pvsdm模型的de,p=1.2×10-6cm2/s，最佳de,s值，kl为0.001，0.005和0.01cm/s。kl值在0.001到0.01之间，因为其他文献和这篇论文表示旋转篮子吸附器的kl值通常在0.001到0.01之间。图6描绘的实验3的实验浓度衰减数据和pvsdm模型预测的浓度衰减曲线，我们可以注意到pvsdm模型预测的浓度衰减曲线几乎与kl（0.001，0.005，0.010cm/s）重叠。尽管表面传质增加了十倍，pcp的整体吸附率不会受到影响。然而，内扩散控制了gac上pcp的整体吸附率，表面传质阻力可忽

33、略不计。4.6平衡状态时吸附的pcp量对表面扩散的影响平衡状态时吸附的pcp量,对表面扩散的影响是在相同的条件下（除了pcp的初始条件和gac的量不同）操作这些实验调查出来的。在这这些条件下，每个实验的都一样.图7描绘的是实验3,4,5的pcp实验浓度衰减数据。这些实验在相同的实验条件下操作，除了gac的量不同，gac的量分别为0.25，0.50，1.00g，相应平衡状态时pcp的最终浓度ca分别为142.8，93.4和25.4mg/l.正如预期的，gac的量减少，ca减小。前文所述gac的量增加，吸附更多的pcp，可以解释这种影响。图7显示的是实验3，4，5的pvsdm模型预测的浓度衰减曲线

34、和实验数据。我们可以观察到pvsdm模型正好解释了实验数据。图7 对于不同质量的gac，pcp的平衡吸附量对浓度衰减的影响 线代表的是ph=12 t=25 实验3，4，5中pvsdm模型预测的 另一种得到不同的方法是在pcp不同初始浓度ca0的条件下操作实验。实验3，6，7是在相同的条件下操作的，除了ca0的值分别为200，100，57mg/l，ca 值分别为142.8，50.5和17.5mg/l.在这种情况下，当ca 减小，减小，原因是随着ca0减小，吸附的pcp量也减小。图8描绘的是实验3，6，7的实验浓度衰减数据和pvsdm模型预测的浓度衰减曲线。图中所示，pvsdm模型非常好的解释了实

35、验数据。 mollah 和 robinson(1996b)与choy 等人（2004）也已经发现了de,s取决于pcp的平衡吸附量，并提出下列关系： （17）用这个方程可以解出pvsdm模型得到的de,s实验值。采用最小乘法计算方程常数ds0和。图9以de,s与的线性形式显示了de,s实验值和上式方程的关系。图中所示，pcp的平衡吸附量增大，表面扩散增大，这是因为gac大力异构表面和在吸附中心与中心吸附的pcp分子间的相互作用。刚开始由于gac具有高的吸附能，pcp吸附在这些部位，但表面流动性很低。随着表面覆盖增大，这些部位以更低能量吸附pcp，吸附的pcp表面流动性更大。图8 对于pcp不同

36、的初始浓度,pcp的平衡吸附量对浓度衰减的影响 线代表的是ph=12 t=25 实验3，6，7中pvsdm模型预测的4.7溶液ph值对表面扩散的影响溶液ph值对表面扩散影响的研究是在ph为8，10，12的条件下控制实验吸附率。图10描绘实验8，9，10的浓度衰减曲线和pvsdm模型预测的浓度衰减曲线。在不同的ph值下，pvsdm模型预测的与实验浓度衰减数据非常符合。溶液ph值为8，10，12的de,s分别为2.0×10-10，1.8×10-10，1.9×10-10cm2/s。因而，表面扩散不取决于溶液ph值。图9 ph=12 t=25 pcp的平衡吸附量对有效表面

37、扩散率的影响图10 溶液ph值对pcp浓度衰减的影响 线代表的是t=25,实验6，8，9中pvsdm模型预测的5.结论 gac对pcp的整体吸附率不取决于表面传质。三种模型解释了整体吸附速率，这些模型认为内扩散控制了整体吸附率。这三种模型都与实验数据非常符合。但是两种模型的动力学参数都没有物理意义。 第一种模型假设内扩散是由孔隙扩散pvdm模型控制的。结果显示，这个模型与实验数据非常符合，但de,p没有物理意义。因为这些值几乎与水中pcp的分子扩散系数一样。这个结果与曲折度的概念无关。 在模型2中，内扩散是因为孔隙扩散和表面扩散,pvsdm模型。在这个模型中，曲折系数模型和使用gacs推荐的曲

38、折系数3.5来计算de,p。通过pvsdm模型与实验数据相符和来计算de,s.pvsdm模型的de,s值,随着pcp的平衡吸附量的增大而显著的增大，但不取决于溶液的ph。 模型3,smd假设在gac吸附期间,表面扩散了控制pcp的内扩散。sdm模型唯一的缺陷是毫无理由地忽略了孔隙扩散。参考文献baup, s., c.jaffre, d. wolbert, and a. laplanche, “adsorption of pesticides onto granular activated carbon: determination of surface diffusivities using

39、simple batch experiments,” adsorption, 6, 219 (2000).choy, k. k. h., j. f. porter, and g. mckay, “film-surface diffusion during the adsorption of acid dyes onto activated carbon,” j. chem. technol. biotechnol., 79, 1181 (2004).diaz-flores, p. e., r. leyva-ramos, r. m. guerrero-coronado, and j.mendoz

40、a-barron,“adsorption of pentachlorophenol from aqueous solution onto activated carbon fiber,” ind. eng. chem. res., 45, 330 (2006).furusawa, t. and j. m. smith, “fluid-particle and intraparticle mass transport rates in slurries,” ind. eng. chem. fundam., 12, 197 (1973).geankoplis, c. j. and r. leyva

41、-ramos, “model simulation and analysis of surface diffusion of liquids in porous solids,” chem. eng. sci., 40 (5), 799 (1985).hernandez-orta, m. m. g., j. mendoza-barron, r. m. guerrero-coronado, and r. leyva-ramos, “adsorcion de pentaclorofenol en solucion acuosa sobre carbones activados comerciale

42、s,” rev. int. contam. ambient., 19 (3), 135 (2003).jung, m. w., k. h. anh, k. y. lee, k. p. kim, j. s. rhee, j. t. park, and k. j. paeng,“adsorption characteristics of phenol and chlorophenols on granular activated carbons (gac),” microchem. j., 70, 123 (2001).komiyama, h. and j. m. smith, “surface

43、diffusion in liquid-filled pores,” aiche j., 20,1110 (1974).leyva-ramos, r. and c. j. geankoplis, “diffusion in liquid filled pores of activated carbon. i: pore volume diffusion,” can. j. chem. eng., 72, 262 (1994).leyva-ramos, r., j. r. rangel-mendez, l. a. bernal-jacome, and m. s. berber mendoza,“

44、intraparticle diffusion of cadmium and zinc ions during adsorption from aqueous solution on activated carbon,” j. chem. technol. biotechnol., 80 (8), 924(2005).leyva-ramos, r., p. e. diaz-flores, j. leyva-ramos, and r. a. femat-flores, “kinetic modeling of pentachlorophenol adsorption from aqueous s

45、olution on activated carbon fibers，” carbon, 45 (11), 2280 (2007).mckay, g., use of adsorbents for the removal of pollutants from wastewaters, crc press,new york, usa (1995).mckay, g. and b. al-duri, “multicomponent dye adsorption onto carbon using a solid diffusion mass transfer model,” ind. eng. c

46、hem. res., 30, 385 (1991).mollah, a. h. and c. w. robinson, “pentachlorophenol adsorption and desorption characteristics of granular activated carbon-i. isotherms,”water res., 30 (12),2901 (1996a).mollah, a. h. and c. w. robinson, “pentachlorophenol adsorption and desorption characteristics of granular activated carbon-ii. kinetics,” water res., 30 (12), 2907 (1996b).noll, k