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第6 0 卷第4 期 2 008 年11 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t M s V 0 1 ．6 0 ．N o ．4 N O V e T I I b e r20 08 S o r p t i o no fC r V I f r o mA q u e o u s S o l u t i o nw it hD 3 01GR e s “ e s i n L I UX i a o z h e n g ，X I O N GC h u n h u a ，Y A OC a i p i n g ，C H E NQ i n g D e p a r t m e n to fF o o dS c i e n c ea n d G o n g s h a n gU n i v e r s i t y ， B i o t e c h n o l o g yE n g i n e e r i n g ，Z h e j i a n g H a n g z h o u3 1 0 0 1 2 ，C h i n a A b s t r a c t T h e s o r p t i o np r o p e r t i e s o f D 3 0 1 G m a c r o p o r o u a a l k M e s c e n c ea n i o nr e s i n f o r C r v Da r e i n v e s t i g a t e db ys t a t i c e n dd y m m i e s o r p t i o n - d e s o r p t i o nm e a s u r e m e n t sw i t hu l t r a v i o l e t - v i s i b l es p e c t r o s c o p y ．I ti sf o u n dt h a ts a t u r a t e ds o r p t i o nc a p a c i t yo fD 3 0 1 Gr e s i ni s2 1 1 m g g 一1r e s i na tp H2 ．6 5i nH A c N a A cm e d i u ma t2 9 8 K ．T h ea p p a r e n ts o r p t i o nr a t ec o n s t a n ti s 量捌K 6 ．5 5 1 0 5 s 一1 ．T h es o r p t i o n b e h a v i o ro fD 3 0 1 Gf o rC r V 1 o b e y st h eL a n g m u i re q u a t i o n ．C r V I a d s o r b e do nD 3 0 l Gr e s i nc a nb ee l u t e dw i t h1 0 0 ％q u a n t i t a t i v ed u t i o ni n4 ．5 t o o l 。L 一1N a O Hs o l u t i o n ．T h er e s i nc a r lb er e g e n e r a t e da n dr e u s e dw i t h o u ta p p a r e n td e c r e a s ei ns o r p t i o nc a p a c i t y ． K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；s o r p t i o n ；D 3 0 1 Gr e s i n ；C r V 1 C L CN u m b e r T Q 0 2 8 ．1 5 ；T F S 0 3 ．2 3 ；X 7 0 3 ．1D o c u m e n tC o d e AA r t i c l eI D 1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 8 0 4 0 0 6 7 0 6 A ti n c r e a s e d c o n c e n t r a t i o n s ，h e a v y m e t a l s H M s i nm u n i c i p a ls o l i dr e s i d u ew a s t ec a na d v e r s e l y a f f e c th u m a nh e a l t h ．C h r o m i u mi sak i n do fh e a v y m e t a lt h a tw i d e l yu s e di n m a n ye n g i n e e r i n ga n d c h e m i c a li n d u s t r i e sd u et oi t sd u r a b i l i t ya n da e s t h e t i c q u a l i t y ，w i t ht h em o s tu s u a la n di m p o r t a n ts o u r c e s c o m i n gf r o mt h ee l e c t r o p l a t i n g ，t a n n i n g ，w a t e rc o o l i n g ，p u l pp r o d u c i n g ，o r ea n dp e t r o l e u mr e f i n i n gp r o c e a s e s ．C h r o m i u mn o r m a l l ye x i t si nt h r e es t a b l ef o r m s i nt h ee n v i r o n m e n tw i t hd i f f e r e n to x i d a t i o ns t a t e sa n d i o n i cn a t u r e ．S a l t so fh e x a v a l e n tc h r o m i u ma r er e c o g n i z e da sah i g h l yt o x i cc o m p o u n dd u et oi t sm o b i l i t y i ns o i la n dg r o u n d w a t e r ，a sw e l la si t sr e p o r t e dh a r m f u le f f e c t so no r g a n i s m s ，i n c l u d i n gh u m a n s ，c o m p a r e dt ot h o s eo ft r i v a l e n tc h r o m i u m ．I tt a r g e t ss k i n ， r e s p i r a t o r yt r a c ta n dk i d n e y s ，c r e a t i n gg e n e t i cd e f o r m a r i o nb yD N A d a m a g e [ 卜3 | ． T h e r ea r ev a r i o u sm e t h o d st oa d s o r bt h eC r V I f r o mw a s t ex - e s i d u e ，a n dt h em a i nw a y sa y el i q u i d R e c e i v e dd a t e 2 0 0 8 0 3 3 1 P r o j e c ts u p p o r t e db y Z h e j i a n gP r o v i n c i a lN a t u r a lS c i e n c eF o u n d a ． t i o no fC h i n a Y 4 0 4 2 7 9 B i o g r a p h y L I UX i a o - z h e n g 1 9 8 2 一 。G r a d u a t es t u d e n t ．m a j o ro r l r e a c t i v ep o l y m e r ． C o n t a c t o r x i o n gC h u n - h u a 1 9 5 9 一 ．P r o f e s s o r Im a j o ro nr e a c t i v e p o l y m e r ． m e m b r a n ep r o c e s s e s ，p r e c i p i t a t i o n ，e x t r a c t i o n ，d i s t i l l a t i o na n di o ne x c h a n g e ，i nw h i c hi o ne x c h a n g eh a s m a n ya d v a n t a g e ．F o re x a m p l e ，i ti ss t e a d ya n dc a nb e s e p a r a t e d ，a sw e l la sc s nb er e u s e dm a n yt i m e s ．T h e w a yo fi o ne x c h a n g es u f f i c i e n t l yi n c a r n a t e st h ei d e ao f g r e e nc h e m i s t r y ． I nr e c e n ty e a r s ，t h e r ei sac o n s t a n td e m a n df o r m o r es e l e c t i v er e s i n sf o rt h er e c o v e r yo fe i t h e rt o x i co r v a l u a b l em e t a l sf r o ml i q u i d s1 4I 蜊01Gm a c r o p o r o u sa 1 ． k a l e s c e n c ea n i o nr e s i ni sf ln o v e lp o l y m e r i cm a t e r i a l c o n t a i n i n gaf u n c t i o n a lg r o u p 一N C H 3 2 ．H o w e v e r ，n os t u d i e sh a v eb e e nc a r r i e do u tb a s e do nD 3 0 1 G m a c r o p o r o u sa l k a l e s c e n c ea n i o nr e s i nf o rC r V I s o r p t i o n ． I nt h i sw o r k ，t h eb a s i cs o r p t i o np a r a m e t e r sa r e d e t e r m i n e dt op r o v i d ean e wr o u t ef o rc o n c e n t r a t i n g C r V I i nh y d r o m e t a l l u r g i c a la n de n v i r o n m e n tp r o c e s s e s ．E l u t i o ni sa c h i e v e du s i n gs o d i u mh y d r o x i d e ． 1 E x p e r i m e n t a lm e t h o d 1 ．1 M a t e r i a l sa n dt e a g e n t s T h eD 3 0 1 Gm a c r o p o r o u sa l k a l e s c e n c ea n i o nr e s i n i sa c t i v a t e db e f o r eu s e ．T h ea q u e o u ss t o c kC r V I s o l u t i o ni sp r e p a r e df r o mo b t a i n e dp o t a s s i u mc h r o m a t e A R ．C h r o m o g e n i cr e a g e n to fd i p h e n y l c a r t a z i d es o l u t i o ni so b t a i n e db yd i s s o l v i n gd i p h e n y l c a r t a z i d ei n t o 万方数据 有 色金属 第6 0 卷 p u r i f i e dw a t e r ．T h eI - I A c N a A cb u f f e rs o l u t i o n sr a n g i n gp Hf r o m2 ．6 5t o4 ．5 0a r ep r e p a r e df r o m0 ．4 m o l ／Ls o d i u ma c e t a t ea n d0 ．4t o o l ／La c e t i ca c i da n d t h eH C l N a C lb u f f e rs o l u t i o n sr a n g i n gp Hf r o m1 ．O O t o3 ．0 0a r ep r e p a r e df r o m1m o l ／Lh y d r o c h l o r i ca c i d a n d1m o l ／Ls o d i u mc h l o r i d e ．魁lo t h e rc h e m i c a l sa r e o fa n a l y t i c a lg r a d e ．T h ew a t e ru s e di nt h ep r e s e n t w o r ki sp u r i f i e du s i n gM o l r e s e a r c ha n a l y s i s - - t y p eu l t r a - p u r ew a t e rm a c h i n e ．T h ec o n c e n t r a t i o n so fm e t a li o n s a r ed e t e r m i n e do naS h i m a d z uU V ．．2 5 5 0s p e c t r o p h o ．． t o m e t e rw i t hac e r t a i nw a v e l e n g t h s ．M e t t l e rt o l e d o d e l t a3 2 0p Hm e t e ri su s e df o rm e a s u r i n gp H ．T h e s a m p l ei ss h a k e ni nt h eD S H Z 一3 0 0 At e m p e r a t u r e c o n s t a n ts h a k i n gm a c h i n ea n dt h eT H Z 一 1t e m p e r a t u r ec o n s t a n ts h a k i n gm a c h i n e ． 1 ．2 E x p e r i m e n tp r o c e s s 1 ．2 ．1 A n a l y s i so fC r v i i o n s ．T h ec o n c e n t r a t i o n o fC r V I i nt h ea q u e o u sp h a s ei sd e t e r m i n e db yt h e c h r o m o g e n i cr e a g e n to fd i p h e n y l c a r t a z i d ea t5 4 0 n m ． T h es o r p t i o nc a p a c i t y Q a n dd i s t r i b u t i o nc o e f f i c i e n t D a r e 7c a l c u l a t e dw i t ht h ee q u a t i o n 1 ，w h e r eC o i si n i t i a lc o n c e n t r a t i o n m g ／m L ，C ei se q u i l i b r i u m c o n c e n t r a t i o n m g ／m L ， Vi ss o l u t i o nv o l u m e m L ，a n dWi sr e s i nw e i g h t g ． Q C o C 。 y ／W ，D Q ／C 。 1 1 ．2 ．2B a t c he x p e r i m e n t s ．Ad e s i r e da m o u n to f t r e a t e dr e s i n d r ys u b s t a n c e i sw e i g h e da n da d d e d i n t oac o n i c a lf l a s k ．i nw h i c had e s i r e dv o l u m eo f b u f f e rs o l u t i o nw i t haf i x e dp Hv a l u ei sa d d e d ．A f t e r b e i n gp r e s w o l l e nf o r2 4 h ，ar e q u i r e da m o u n to fs t a n - d a r ds o l u t i o n o fC r V I i sp u ti n t o ．T h ef l a s ki s s h a k e ni nf ls h a k e rw i t h1 0 0r ／m i ns h a k i n gs p e e da t c o n s t a n tt e m p e r a t u r ef o r l 3 h ．W h i l et h es o r p t i o n r e a c h e st oe q u i l i b r i u m ，t h eu p p e rl a y e ro fc l e a rs o l u t i o ni st a k e nf o rm e a s u r i n gt h ec o n c e n t r a t i o no fC r V I ． 1 ．2 ．3 S o r p t i o np r o p e r t y ．T h ee f f e c t so fs o r p t i o ne q u i l i b r i u mt i m e ，t h eb u f f e rs o l u t i o n s ，t h ep Ho ft h e m e d i u m ，i s o t h e r m ，t e m p e r a t u r e ，s o r p t i o nr a t ec o n s t a n t ，e l u t i o na sw e l la so t h e rp a r a m e t e r sa r ei n v e s t i g a t e di nb a t c he x p e r i m e n t s ．T h ew e l lc h o s e nb u f f e r s o l u t i o na n dt h es o l u t i o no fC r V I a r eu s e dt h r o u g h ． o u tt h e s o r p t i o ne x p e r i m e n t s ．T h e i ra m o u n t s a r e a d d e da c c o r d i n gt ot h ed i f f e r e n tp r o c e s s ．A f t e rt h e d e s i r e ds o r p t i o np e r i o d s ，t h er e s i d u a lc o n c e n t r a t i o n s o ft h em e t a li o n si nt h ea q u e o u sp h a s e sa r em e a s u r e d b yu l t r a v i o l e t v i s i b l es p e c t r o s c o p y ． T h ed y n a m i ce x p e r i m e n t sa r ec a r r i e do u ti ng l a s s c o l u m n s 6 m md i a m e t e r ，11 0 m mh e i g h t ，D 3 0 1 G r e s i nm a s s3 0 0 m g w e t p a c k e dw i t hf lf l o wr a t eo f 2 5 ．0m L ／h 。S a m p l es o l u t i o nf l o w st h r o u g ht h eg l a s s c o l u m na tc o n s t a n tf l o wr a t ea n dt h eC r v t c o n c e n t r a t i o ni nt h ee f f l u e n tl i q u i da r em o n i t o r e db yu l t r a v i o l e t v i s i b l es p e c t r o s c o p ya n a l y s i s ． 2 E x p e r i m e n t a lr e s u l ta n dd i s c u s s i o n 2 ．1D e t e r m i n a t i o no fb u f f e rs o l u t i o n sa n de f f e c to f p Ho i ls o r p t i o nc a p a c i t y [ 7 】’ ．T h ep Ho ft h ea q u e o u ss o l u t i o ni sa ni m p o r t a n t p a r a m e t e rc o n t r o l l i n gt h es o r p t i o np r o c e s s ．T h es o r p t i o nc a p a b i l i t yo fD 3 0 1 Gr e s i nf o rC r V I i nt w od i f f e r e n tb u f f e rs o l u t i o n s ．H A c N a A ca n dH C l ．N a C li n t h ep Hr a n g e2 ．6 5 - - 4 ．5 0a n d1 ．0 0 - - 3 ．0 0a t2 9 8 K ， a r ei n v e s t i g a t e d , r e s p e c t i v e l y ．T h er e s u l ti ss h o w ni n F i g ．1 ． f ， 仨 吾 0246 p H 备 F i g ．1 E f f e e to fb u f f e rs o l u t i o na n dp H o Ha d s o r p t i o nc a p a c i t y W 2 0 ．0 r a g ，T 2 9 8 K ，C o 5 m g ／3 0 m L ，r 1 0 0 r ／m i n I ti sd e m o n s t r a t e db yt h er e s u l t st h a tt h es o r p ． t i o nc a p a c i t yi sd e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo fp Hi n t h eH C l 一N a C l ，a sw e l la sH A c N a A c ，s ot h em a x i ． m u mo ft h es o r p t i o nc a p a c i t yi s i n i t i a l l ya c h i e v e d ． T h em a x i m u ms o r p t i o nc a p a c i t yf o rC r V I i s2 1 l m g 。g 一1a tp H 2 ．6 5i nt h eH A c N a A cs y s t e m ，i ti sh i g h e rt h a nt h a t1 5 8m g ‘g 一1a tp H1 ．0 0i nt h eH C l 一N a C 1 ．T h er e s u l ti n d i c a t e st h a tD 3 01Gr e s i ni nt h eH A c - N a A ci sm o r ea p p r o p r i a t et h a nH C l 一N a C l ．T h e n ，a l l f u r t h e rt e s t sa r ec o n d u c t e da tp H2 ．6 5i nH A c N a A c s y s t e m ． 万方数据 第4 期 L I UX i a o - z h e n g ，e ta hS o r p t i o no fC r V I f r o mA q u e o u sS o l u t i o nw i t hD 3 0 1 GR e s i n6 9 2 ．2I s o t h e r ms o r p t i o nc u r v e T h eF r e u n d l i c he q u a t i o ni st h ee m p i r i c a lr e l a - t i o n s h i pw h e r e b yi ti sa s s u m e dt h a tt h es o r p t i o ne n e r g yo fam e t a lb i n d i n gt oas i t eo na na d s o r b e n td e p e n d so nw h e t h e ro rn o tt h ea d j a c e n ts i t e sa r ea l r e a d y o c c u p i e d ．A p p l i c a t i o no ft h eL a n g m u i re q u a t i o ni n d i c a t e st h a te a c hs i t eo ft h ea d s o r b e n tc a na d s o r bo n l y o n ep a r t i c l e ．H e n c e ，t h eL a n g m u i re q u a t i o nd e s c r i b e s t h es o r p t i o nb e h a v i o ro fm o n o m o l e c u l a rl a y e r ． 2 ．2 ．1F r e u n d l i c hi s o t h e m [ 8 1 ．T h i se m p i r i c a lF r e u n d l i c hf o r m u l ai sa se q u a t i o n 2 ，w h e r eba n daa r e t h eF r e u n d l i c hc o n s t a n t si n d i c a t i n gs o r p t i o nc a p a c i t y a n ds o r p t i o ni n t e n s i t y ，r e s p e c t i v e l y ． Q 口e 1 朋i ．e ．1 9 0 1 ／b l g e l g a 2 T h eF r e u n d l i c hi s o t h e r ms t u d i e sarec a r r i e do u t w i t hd i f f e r e n tw e i g h t so fr e s i n 5 ．0 ～3 0 ．0m g a t 2 9 8 Ka n dp H2 ．6 5 ．A c c o r d i n gt h ee x p e r i m e n t a ld a t a ，t h er e g r e s s i o ne q u a t i o n a t2 9 8 Ki s l gQ 0 ．1 2 2 8 1 9 e 2 ．5 7 4 1w i t hac o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t R2 0 ．7 8 0 3 ．S ot h ec o r r e l a t i o nt o e 侬c i e n to ft h e s t r a i g h tl i n eo b t a i n e db yF r e u n d l i c hm o d e li n d i c a t e s t h a tF r e u n d l i c hi s o t h e r mm o d e li sn o ta p p l i c a b l eb e c a u S eR 2v a l u ei s1 e s st h a n0 ．9 8i 9 ] 2 ．2 ．2 L a n g m u i ri s o t h e r m [ 10 | ．T h eL a n g m u i re q u a t i o ni sa se q u a t i o n 3 ，w h e r eei se q u i l i b r i u mc o n c e n t r a t i o no fm e t a li o n c f ，m g ／m L ，Qi st h es o r p t i o nc a p a c i t yi ne q u i l i b r i u ms t a t e Q ，m g ／g r e s i n ， bi st h eL a n g m u i rc o n s t a n t ．I ti su s u a l l yl i n ea r i s e d b yi n v e r s i o nt oo b t a i nt h ef o r me ／Q e ／Q o 1 ／ Q o b Q Q o b C e ／ 1 b G 3 T h eL a n g m u i re q u a t i o ni sc o n v e r t e dt ot h el i n e a r i z e df o r mw i t hea n de ／Qa si n d e p e n d e n tv a r i a b l e ，t h ee x p e r i m e n t a ld a t aa r es t a t i s t i ca n a l y z e da n d R 2 a r eo b t a i n e d ．I ti su s e dt oa n a l y z eb a t c he q u i l i b r i u md a t ab yp l o t t i n ge ／Qv e r s u sC ，w h i c hy i e l d sa l i n e a rp l o ti ft h ed a t ac o n f o r i l lt ot h eL a n g m u i r i s o t h e r m ． ’ L a n g m u i ri s o t h e r ma r es t u d i e db yv a r y i n g3 0 m L t h ei n i t i a lC r V I c o n c e n t r a t i o ni nt h er a n g eo f 4 ．0 m g ／3 0 m L 6 ．0 m g ／3 0 m Lw i t h2 0 ．0 m gr e s i na t p H2 ．6 5 ，1 0 0 r ／m i n ．T h e r e s u l t sares h o w ni n F i g ．2 ．A n dt h e c o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t 尺；8 8 K 0 ．9 9 6 8 ，R 2 2 9 8 K 0 ．9 8 4 9 o ft h es t r a i g h tl i n eo b t a i n e db yL a n g m u i rm o d e l i s o t h e r mm o d e li sa p p l i c a b l e U e ． i n d i c a t e st h a tL a n g m u i r i nt h el i g h to ft h eR 2v a l 一 【＆M m g ‘g - t F i g ．2L a n g m u i ri s o t h e r mc u r v e W 2 0 ．0 m g ，r 1 0 0 r ／r a i n ，p H 2 ．6 5 2 ．3D e t e r m i n a t i o no fs o r p t i o nr a t ec o n s t a n t A c c o r d i n gt oB r y k i n a m e t h o d [ 1 1 ] ，t h es o r p t i o n r a t ec o n s t a n t 是c a nb ec a l c u l a t e df r o me q u a t i o n 4 ， W h e r eFi st h ef r a c t i o n a la t t a i n m e n to fe q u i
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