表1
渣土样品和稻草秸秆灰分的主要化学成分(质量分数/%)
Table1.
Main composition of residue and rice straw ash (mass percent/%)
引用本文:
谢发之, 李海斌, 李国莲, 陈建利, 杨文, 汪雪春, 胡婷婷, 圣丹丹, 谢志勇. 盾构渣土基碳复合陶粒的制备及除磷性能[J]. 应用化学,
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doi:
10.11944/j.issn.1000-0518.2017.02.160176
Citation: XIE Fezhi, LI Haibin, LI Guolian, CHEN Jianli, YANG Wen, WANG Xuechun, HU Tingting, SHENG Dandan, XIE Zhiyong. Phosphate Removal by Using Shield Residues/Carbon Composite Ceramsite[J]. Chinese Journal of Applied Chemistry, 2017, 34(2): 211-219. doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2017.02.160176
Citation: XIE Fezhi, LI Haibin, LI Guolian, CHEN Jianli, YANG Wen, WANG Xuechun, HU Tingting, SHENG Dandan, XIE Zhiyong. Phosphate Removal by Using Shield Residues/Carbon Composite Ceramsite[J]. Chinese Journal of Applied Chemistry, 2017, 34(2): 211-219. doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2017.02.160176
盾构渣土基碳复合陶粒的制备及除磷性能
摘要:
以固体废弃物地铁盾构渣土、稻草秸秆和氧化镁为主要原料，通过烧结法制备了一种盾构渣土基碳复合陶粒。考察了陶粒吸附磷的主要影响因素及平衡吸附量，并采用模型对实验数据进行拟合分析。结果表明，当盾构渣土、稻草秸秆粉末和氧化镁质量比为7:2:1，在最佳烧结条件700℃烧结可得到除磷性能最佳的陶粒。当吸附pH=6.3时，陶粒具有较高的磷吸附性能。吸附在12 h内基本能达到吸附平衡，该过程适合准二级动力学方程。盾构渣土基碳复合陶粒对磷酸盐的吸附符合Temkin等温模型，随温度升高吸附量逐渐增大，40℃下最大吸附量为12.76 mg/g。热力学参数ΔH=5.64 kJ/mol > 0，ΔS=8.00 J/（K·mol）> 0，ΔG=3.16 kJ/mol > 0，呈吸热、非自发的热力学特征，陶粒吸附磷后可通过2.0 mol/L的氢氧化钠溶液重新解吸回收。
English
Phosphate Removal by Using Shield Residues/Carbon Composite Ceramsite
Abstract:
Composite ceramsite was prepared by sintering solid waste residue of shield residues, powdered rice straw and magnesium oxide. The effects of pH, sorption time and temperature were investigated. The results show that the optimal sintering temperature of the composite ceramsite is 700℃ with the mass ratio of shield residue to powdered rice straw and to magnesium oxide as 7:2:1. The optimum adsorption pH is 6.3, and phosphate can reach adsorption equilibrium within 12 hours. The Lagergren pseudo second order kinetics and the Temkin isotherm model fit the experimental data well. The adsorption capacity increases with increasing the sorption temperature, and the maximum adsorption of ceramsite is 12.76 mg/g at 40℃. The adsorption is confirmed as a nonspontaneous endothermic process according to the results of ΔH=5.64 kJ/mol > 0, ΔS=8.00 J/(K·mol) > 0, ΔG=3.16 kJ/mol > 0. Meanwhile, the adsorbed phosphate on ceramsite can be recovered by using 2.0 mol/L NaOH.
-
Key words:
- shield residue
- / carbon
- / ceramsite
- / phosphate
- / adsorption
-
随着人口增长、经济发展及城市化进程的加快，固体废弃物日益增多。如处置不当，不仅会污染环境，危害人体健康，而且会直接影响经济发展[1-2]。城市的轨道交通建设产生的大量盾构渣土就是一种没有引起足够重视的固体废弃物，实现其资源化利用具有重要的现实意义。
利用固体废弃物制备陶粒作为填料和吸附剂，对水体中磷进行控制是其资源化利用的有效途径。Yang等[3]利用湖泊沉积物污泥和3%的废玻璃制备多孔陶粒，在水处理过程中有利于微生物的附着生长，适合于小型水处理系统中同步脱氮除磷。Yue等[4]以赤泥(Al2O3工业的副产物) 为主要原料焙烧制备的赤泥陶粒，高温有利于原料中重金属的固化，烧结温度升高陶粒表面的电负性会增强，其表面所带的-OH和-SO4官能团能与磷酸根进行配体交换。罗沛聪等[5]利用粉煤灰为主要原料制备了陶粒，探究了制备工艺对陶粒除磷性能的影响，通过正交实验发现烧结温度比烧结时间对陶粒的除磷影响程度高，而且随烧结温度持续升高，烧结时间延长将导致除磷效率快速降低。蒋丽等[6]将粉煤灰作为主要原料制备了粉煤灰陶粒，并且对陶粒的磷吸附机理进行研究，由于该陶粒发生的是化学吸附，粉煤灰陶粒的最大饱和吸附量随温度升高逐渐减小，最大饱和吸附量出现在较低温度15 ℃，吸附容量为0.79 mg/g。
本文采用廉价且粘结性能较好的盾构渣土为主要原料，固体废弃物稻草秸秆粉末为造孔剂，氧化镁为改性剂，通过烧结法制备了一种盾构渣土基碳复合陶粒，以期克服陶粒表面结釉及孔隙率低的缺点。系统考察了原料配比、烧结温度、溶液初始pH值、吸附温度和吸附时间对陶粒吸附磷性能的影响，并对陶粒的除磷机理进行阐述。
1 实验部分
1.1 材料、试剂和仪器
盾构渣土取自合肥市地铁1号线大东门站6 m深处；稻草秸秆取自合肥郊区；MgO (分析纯，天津光复精细化工研究所)；KH2PO4、NaOH、四水合钼酸铵、抗坏血酸、酒石酸锑钾(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)；实验用水为超纯水。WFJ7200型可见光分光光度计(尤尼克(上海) 仪器有限公司)；JW-BK132F型比表面超微孔孔径分析仪(北京精微高博科学技术有限公司)。
1.2 原料的预处理及成分分析
为避免杂质对陶粒烧结品质造成影响，先将盾构渣土中大颗粒石子分拣去除。分别将盾构渣土和稻草秸秆样品放入烘箱内于110 ℃下干燥2 h，取出研磨或粉碎过150 μm筛备用。利用X荧光光谱分析了盾构渣土样品、稻草秸秆灰分的组成，结果见表 1。稻草秸秆在550~800 ℃燃烧灰渣中可溶性磷质量百分数仅为0.02%[7]。
表1
渣土样品和稻草秸秆灰分的主要化学成分(质量分数/%)
Table1.
Main composition of residue and rice straw ash (mass percent/%)
Components analyses Na2O MgO Al2O3 SiO2 Fe2O3 K2O CaO Shield residue 1.31 0.79 10.25 74.85 3.31 1.91 1.53 Rice straw ash 1.0 1.7 1.0 74.7 0.8 12.3 3.0 表1 渣土样品和稻草秸秆灰分的主要化学成分(质量分数/%)
Table1. Main composition of residue and rice straw ash (mass percent/%)1.3 盾构渣土陶粒的制备
将盾构渣土、稻草秸秆粉末和氧化镁按一定质量配比混合均匀，加入5%的去离子水搅拌均匀后造粒制成3~5 mm粒径的坯料。自然状态下风干后，在烧结炉中在300~900 ℃下烧结30 min，升温速率为3 ℃/min。烧结完成后自然冷却即得到复合陶粒，制备流程如图 1所示。
图1 盾构渣土基碳复合陶粒制备流程
Figure 1. Flow chart of the preparation of shield residues-carbon composite ceramsite
1.4 吸附实验
配制浓度为50 mg/L的KH2PO4溶液1 L作为磷酸盐贮备液(以P元素计)，其它浓度的溶液直接用贮备液稀释取用。准确称取0.25 g盾构渣土陶粒在250 mL的锥形瓶中，然后加入250 mL初始浓度为10 mg/L磷酸盐溶液中进行吸附实验。样品溶液中剩余的磷酸盐浓度采用磷钼蓝比色法分析[8]，并按式(1) 计算陶粒对磷的吸附量。
式中，qe为平衡吸附量(mg/g)，ρ0为溶液中磷酸盐的初始浓度(mg/L)，ρe为吸附平衡后溶液中剩余磷酸盐浓度(mg/L)，V为磷酸盐溶液体积(mL)，m为陶粒质量(mg)。
2 结果与讨论
2.1 原料配比及烧结温度对磷吸附性能的影响
选择6种原料配比的坯料在不同温度下烧结30min，不同配比的烧结陶粒对磷吸附能力如图 2A所示。不同原料比例的陶粒随着烧结温度升高，磷吸附能力逐渐增强，在700 ℃时陶粒的磷吸附能力均最强，超过700 ℃后陶粒的吸附能力下降。当盾构渣土、稻草秸秆粉和氧化镁质量比为7:2:1时，在700 ℃条件下烧结吸附量最佳，达到2.46 mg/g。
图2 烧结温度和原料比例对陶粒吸附磷性能的影响(A) 和复合陶粒的原料配比示意图(B)
Figure 2. Effect of the sintering temperature and raw material ratio on phosphate adsorption (A) and representations of the material composition of ceramsites in diagram (B)
由于稻草秸秆主要成分为半纤维、纤维素和木质素，在300 ℃时会发生热解和挥发分的燃烧反应，在500 ℃时剩余的木质素继续热解和焦炭燃烧，在700 ℃能够完全碳化[9]。而MgO在陶粒高温烧结时作为助熔剂，其高温助熔效果比低温好[10]，700 ℃时由于其晶格收缩效应而使晶粒尺寸变小，晶格逐渐完善具有较强的活性[11]。陶粒对磷的吸附主要受其结构和组成成分在高温下发生变化的影响，其对磷的吸附是二者综合作用的结果。在低于700 ℃时，稻草秸秆粉未完全碳化不利于孔隙的形成，无法提供更多活性位点对磷进行吸附；超过700 ℃时，固体颗粒表面过分熔融会破坏表面的结构使比表面积减小，同样不利于陶粒对磷的吸附；在700 ℃时，由于稻草秸秆粉的完全碳化以及MgO晶体结构发生变化，使陶粒的孔隙率高，比表面积和吸附位点增加，有利于陶粒对磷的吸附。
不同原料比例的陶粒对磷吸附的影响如图 2B所示。陶粒的原料配比影响了陶粒中主要吸附磷的组分的构成，进而影响了陶粒的磷吸附能力[3, 12]。当固体废弃物盾构渣土、稻草秸秆粉末和氧化镁质量比为7:2:1时，在较低温度700 ℃下烧结的陶粒磷吸附性能最佳，此最优条件下制备的陶粒外观呈圆球形，表面粗糙有微孔，有利于液相传质。
2.2 陶粒样品的表征
优化陶粒的剖面扫描电子显微镜分析表明其内部呈蜂窝状，孔隙发达(图 3)。实验测得陶粒的吸水率为51.91%，比表面积达到55.24 m2/g，高于文献[13]报道的纤维陶粒(7.92 m2/g)。
图3 盾构渣土基碳复合陶粒的实物光学照片(A) 及陶粒内表面扫描电子显微镜照片(B, C)
Figure 3. Optical image of composite ceramsite (A) and SEM images of internal surface in composite ceramsite (B, C)
2.3 pH对磷吸附性能的影响
溶液酸度对磷吸附性能的影响如图 4A所示。pH值在3.1~8.9范围内，吸附量随pH值增大呈先增加后减小趋势。当pH=6.3时，吸附量达到最大值2.46 mg/g。陶粒对磷的吸附主要取决于磷酸盐在水溶液中的离子形态(图 4B) 以及陶粒表面的化学性质。在酸性较强条件下，陶粒中的钙、铁、镁类氧化物易溶于酸性，难以在陶粒中形成Fe (PO4)X(OH)3-X、[Mgx(OH)y(H2O)z]2x-y和Ca5(OH)(PO4)3等物质，不利于陶粒对磷进行吸附。当pH＞6.3时，过多的OH-与PO43-产生竞争吸附，并且pH值升高，陶粒表面所荷正电荷减少，磷酸根与陶粒表面的库仑力降低，不利于对磷吸附而导致吸附量降低[14-15]。陶粒在碱性条件下的吸附量变化趋势没有酸性条件下明显，这可能与MgO水化形成Mg (OH)2有关[16-17]。与文献[18]报道的钢渣陶粒相比，其在碱性条件没有酸性条件下除磷效果好，原因可能是钢渣陶粒的水解和电离产生的金属离子与PO43-形成的难溶盐沉淀作用，要比OH-形成的静电斥力和竞争吸附的作用强。
图4 溶液初始pH值对陶粒吸附磷性能的影响(A) 和H2PO4的δ-pH图(B)
Figure 4. Effect of initial pH value on the adsorption of phosphate (A) and speciation of H2PO4 in an aqueous solution (B)
2.4 时间对磷吸附性能的影响
时间对陶粒吸附磷的影响如图 5所示。在吸附开始8 h内，陶粒对磷吸附速率较快，其吸附量显著增加至2.40 mg/g。随后吸附速率逐渐减慢，至12 h时吸附基本达到平衡2.46 mg/g。吸附起始阶段陶粒表面和孔隙中的吸附位点较多，使磷酸根离子能迅速占据吸附位点，导致吸附速率较快。随着吸附点位的减少以及静电斥力的增加，吸附速率随之降低，在12 h时基本达到吸附平衡。
图5 吸附时间对陶粒磷吸附性能的影响
Figure 5. Effect of adsorption time on the phosphate adsorption properties of ceramsite
采用Lagergren准一级、准二级动力学方程和Elovich方程对所得实验数据进行拟合[19]：
式(2) 中，qe为吸附平衡时吸附量(mg/g)；qt为时间t时吸附量(mg/g)；k1为吸附的拟一阶速率常数(1/h)。式(3) 中，t为吸附时间(h)；qe为平衡吸附量(mg/g)；qt为t时刻的吸附量(mg/g)；k2为吸附的拟二阶速率常数(g/(mg·h))。式(4) 中，α为初始吸附速率(mg/(g·h))，参数β与吸附程度的表面覆盖率与活化能有关(g/mg)。
结果如表 2所示，利用准二级动力学模型拟合后得到的线性相关系数可达0.999，且根据准二级动力学拟合曲线方程计算的平衡吸附量，与实验时的平衡吸附量相对偏差不超过2%，说明准二级动力学模型可以更为准确地描述陶粒对磷的吸附过程。
表2
陶粒对磷吸附的动力学拟合参数
Table2.
Kinetic parameters of adsorption of phosphate on ceramsite
T/K pseudo-first order pseudo-second order Elovich qe/(mg·g-1) k1/h-1 r2 qe/(mg·g-1) k2/(g·mg-1·h-1) r2 α/(mg·g-1·h-1) β/(g·mg-1) r2 293.15 1.811 0.437 0.982 2.422 0.757 0.999 8.26 2.449 0.926 表2 陶粒对磷吸附的动力学拟合参数
Table2. Kinetic parameters of adsorption of phosphate on ceramsite2.5 吸附温度对磷吸附性能的影响
如图 6所示，陶粒对磷的吸附随温度升高吸附量逐渐增大。由于温度升高使溶液中的磷酸盐克服陶粒表面的液膜阻力增强，有利于磷酸盐由微孔向内部扩散，因而陶粒对磷的吸附位点增多，有利于陶粒对磷的吸附[20]。
图6 陶粒对磷吸附的等温吸附线
Figure 6. Adsorption isotherm of phosphate by ceramsite at pH=6.3
为明确陶粒对磷吸附的吸附机制，吸附等温线采用吸附为均匀单分子层吸附的Langmuir模型(5)，表面不均匀吸附的Freundlich (6) 模型和Temkin (7) 模型，以及Dubinin-Radushkevich模型(8) 进行描述，方程分别为[21-22]：
式(5) 中，ρe为吸附平衡浓度(mg/L)；qe为平衡吸附量(mg/g)；qm为单分子层的最大吸附量(mg/g)；b为Langmuir吸附常数(L/mg)。式(6) 中，ρe为吸附平衡浓度(mg/L)；KF(mg1-1/n·L1/n·g-1) 为符合Freundlich常数，n为符合Freundlich的指数。式(7) 中，qe为平衡吸附量(mg/g)；ρe为吸附平衡浓度(mg/L)；bT为与吸附热有关的Temkin常数(J·g/mol)；AT为平衡结合常数(L/mg)。式(8) 中，ε为Polanvi吸附电动势，等于RTln (1+1/ρe)；ρe为吸附平衡浓度(mg/L)；qe平衡吸附量(mg/g)；qm为最大吸附量(mg/g)；k为与吸附能相关的常数(mg2/kJ2)；T为热力学温度(K)；R为热力学常数8.314 J/(mol·K)。
拟合结果如表 3所示，采用Langumir等温吸附式拟合，参数单分子层饱和吸附量qm和表示结合能力大小的b值均随温度升高而增大，说明温度升高有利于陶粒对磷的吸附，吸附为吸热过程，但吸附的最大理论吸附量与实际相差较大。Freundlich模型拟合参数n值均大于1，表明陶粒对磷的吸附属于非线性吸附，其原因可能与陶粒中吸附磷的组分复杂有关，不同组分在不同温度下对磷的吸附行为存在差异，导致此模型无法计算非线性吸附的大小和范围[23-25]。由于陶粒的主要成分盾构渣土属于粘土矿物，陶粒表面并不存在化学计量比与磷结合的吸附位，陶粒表面具有非均匀性，采用经验模型Freundlich拟合数据较为符合实际意义。Temkin等温线模型拟合的参数A和B均随温度增加而增大，可较好的用于描述陶粒表面不均匀行为，吸附随着吸附剂表面覆盖率增大而吸附热呈线性降低，与康露等[26]研究的黑土拟合结果一致。Dubinin-Radushkevich模型是Langumir和Freundlich模型的结合，拟合参数k值均小于1，说明陶粒有较大的表面积和细小的微孔[27-28]。4种模型均能较好拟合，其中Temkin等温线模型最为合适。而Freundlich模型和Dubinin-Radushkevich模型在室温293.15 K时拟合结果也较为理想，说明陶粒对磷的吸附是一个复杂的过程。其对磷的吸附机制可能是化学吸附、静电吸引以及表面沉积等协同作用的结果[29-30]，吸附的可能机理如图 7所示。
表3
陶粒对磷吸附的等温线方程参数
Table3.
Isotherm parameters of phosphate adsorption at varying temperatures on ceramsite
T/K Langmuir Freundlich Temkin Dubinin-Radushkevich qm b r2 KF n r2 AT bT r2 qm k×10-6 r2 293.15 17.00 0.014 0783 2.80 1.30 0.921 17.00 0.014 0783 2.80 1.30 0.921 303.15 16.20 0.021 0.909 1.94 1.41 0.928 16.20 0.021 0.909 1.94 1.41 0.928 313.15 20.04 0.214 0.959 1.52 1.42 0.966 20.04 0.214 0.959 1.52 1.42 0.966 表3 陶粒对磷吸附的等温线方程参数
Table3. Isotherm parameters of phosphate adsorption at varying temperatures on ceramsite
图7 陶粒去除溶液中磷酸根机理
Figure 7. The schematic mechanism for the removal of phosphate by ceramsite
热力学参数ΔG根据Temkin等温方程的参数按式(9) 计算，ΔH和ΔS按式(10) 计算，方程式分别为[31-32]：
式中，K为Temkin方程的中的AT；ΔS为Gibbs自由能变(kJ/mol)；ΔS为吸附过程中熵变(J/mol·K)；ΔH为吸附过程中标准焓变(kJ/mol)；R为气体常数；T为热力学温度(K)。
计算结果如表 4所示，陶粒对磷的吸附热ΔH＞0，表明该吸附过程属于吸热反应，升温有利于吸附进行，所以在表 3计算结果中表现出升温吸附量增加现象。ΔG＞0，表明该吸附属于非自发反应，需要外加能量促使反应进行[33]。ΔS＞0，表明在固液界面发生的吸附反应为熵增加过程。
表4
陶粒对吸附的热力学参数
Table4.
Thermodynamic parameters of phosphate adsorption on ceramsite
T/K ΔG/(kJ·mol-1) ΔS/(J·K-1·mol-1) ΔH/(kJ·mol-1) 293.15 3.16 303.15 2.91 8.00 5.64 313.15 2.98 表4 陶粒对吸附的热力学参数
Table4. Thermodynamic parameters of phosphate adsorption on ceramsite2.6 陶粒的再生性实验
陶粒在20 ℃的不同磷初始浓度溶液中吸附后，通过2 mol/L NaOH溶液进行解吸，解吸量与解吸率如图 8A所示。陶粒吸附磷后可以重新解吸回收，解吸率均在97%以上。陶粒在20 ℃的初始磷浓度10 mg/L溶液中吸附后洗脱，循环使用5次后其对磷的吸附容量仍可达到2.02 mg/g，如图 8B所示，说明盾构渣土基碳复合陶粒具有良好的再生性能。由于陶粒对磷酸根的吸附有配体交换作用，可能发生式(11) 和(12) 的反应。采用NaOH溶液洗脱可能发生式(13)~(16) 反应，因而碱性溶液有利于磷洗脱，解吸原理如图 9所示。陶粒的原料成分中含有MgO，解吸过程可能是对陶粒进一步改性，原位形成的Mg (OH)2可能更有利于对磷吸附。
图8 陶粒的解吸量与解吸率(A) 和陶粒的脱附再生(B)
Figure 8. Desorption capacity and desorption rate of ceramsite (A) and desorption and reuse of ceramsite (B)
图9 陶粒在氢氧化钠溶液中解吸的原理
Figure 9. The schematic mechanism for the desorption of ceramsite in sodium hydroxide solution
3 结论
当固体废弃物盾构渣土、稻草秸秆粉末和氧化镁质量比为7:2:1时，在较低温度700 ℃下烧结的陶粒磷吸附性能最佳。在酸性条件下，随着溶液初始pH值升高磷去除效果增强；在碱性条件下，陶粒对磷的去除效果变化趋势没有酸性环境下明显。当pH=6.3时，陶粒对磷的去除效果最佳。吸附过程在开始阶段(0.5~8 h) 吸附速度较快，12 h内基本达到吸附平衡，该吸附过程适合准二级动力学反应。陶粒对磷的吸附随着温度的升高而增大，采用Langmuir、Freundlich、Temkin和Dubinin-Radushkevich模型拟合，其中Temkin等温线模型最为合适。陶粒吸附磷后可以利用2 mol/L的NaOH溶液解吸，解吸率在97%以上。
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图 1 盾构渣土基碳复合陶粒制备流程
Figure 1 Flow chart of the preparation of shield residues-carbon composite ceramsite
图 2 烧结温度和原料比例对陶粒吸附磷性能的影响(A) 和复合陶粒的原料配比示意图(B)
Figure 2 Effect of the sintering temperature and raw material ratio on phosphate adsorption (A) and representations of the material composition of ceramsites in diagram (B)
m(shield residue):m(powdered rice straw):m(magnesium oxide):a.5:2:3; b.6:1:3; c.5:0:5; d.7:2:1; e.6:2:2; f.7:1:2
图 3 盾构渣土基碳复合陶粒的实物光学照片(A) 及陶粒内表面扫描电子显微镜照片(B, C)
Figure 3 Optical image of composite ceramsite (A) and SEM images of internal surface in composite ceramsite (B, C)
图 4 溶液初始pH值对陶粒吸附磷性能的影响(A) 和H2PO4的δ-pH图(B)
Figure 4 Effect of initial pH value on the adsorption of phosphate (A) and speciation of H2PO4 in an aqueous solution (B)
图 5 吸附时间对陶粒磷吸附性能的影响
Figure 5 Effect of adsorption time on the phosphate adsorption properties of ceramsite
图 7 陶粒去除溶液中磷酸根机理
Figure 7 The schematic mechanism for the removal of phosphate by ceramsite
图 8 陶粒的解吸量与解吸率(A) 和陶粒的脱附再生(B)
Figure 8 Desorption capacity and desorption rate of ceramsite (A) and desorption and reuse of ceramsite (B)
图 9 陶粒在氢氧化钠溶液中解吸的原理
Figure 9 The schematic mechanism for the desorption of ceramsite in sodium hydroxide solution
表 1 渣土样品和稻草秸秆灰分的主要化学成分(质量分数/%)
Table 1. Main composition of residue and rice straw ash (mass percent/%)
Components analyses Na2O MgO Al2O3 SiO2 Fe2O3 K2O CaO Shield residue 1.31 0.79 10.25 74.85 3.31 1.91 1.53 Rice straw ash 1.0 1.7 1.0 74.7 0.8 12.3 3.0 
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表 2 陶粒对磷吸附的动力学拟合参数
Table 2. Kinetic parameters of adsorption of phosphate on ceramsite
T/K pseudo-first order pseudo-second order Elovich qe/(mg·g-1) k1/h-1 r2 qe/(mg·g-1) k2/(g·mg-1·h-1) r2 α/(mg·g-1·h-1) β/(g·mg-1) r2 293.15 1.811 0.437 0.982 2.422 0.757 0.999 8.26 2.449 0.926
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表 3 陶粒对磷吸附的等温线方程参数
Table 3. Isotherm parameters of phosphate adsorption at varying temperatures on ceramsite
T/K Langmuir Freundlich Temkin Dubinin-Radushkevich qm b r2 KF n r2 AT bT r2 qm k×10-6 r2 293.15 17.00 0.014 0783 2.80 1.30 0.921 17.00 0.014 0783 2.80 1.30 0.921 303.15 16.20 0.021 0.909 1.94 1.41 0.928 16.20 0.021 0.909 1.94 1.41 0.928 313.15 20.04 0.214 0.959 1.52 1.42 0.966 20.04 0.214 0.959 1.52 1.42 0.966
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表 4 陶粒对吸附的热力学参数
Table 4. Thermodynamic parameters of phosphate adsorption on ceramsite
T/K ΔG/(kJ·mol-1) ΔS/(J·K-1·mol-1) ΔH/(kJ·mol-1) 293.15 3.16 303.15 2.91 8.00 5.64 313.15 2.98
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