吸附

通过将所需量的重铬酸钾（K 2 Cr 2 O 7）溶解在水中并进一步稀释以制备浓度范围为4-100mg 的Cr（VI）（1000mg / L）储备溶液。/ L。使用UV-VIS分光光度计（7400CE CECIL）在540nm下通过二苯基卡巴嗪法测量Cr（VI）的残留浓度。

合成吸附剂的表征

通过扫描电子显微镜（SEM，edxS360，Mv2300）分析Fe o / Ag 的微观图像，表面形态，尺寸和分布。通过X射线衍射（XRD，Quantachrome，NOVA2000）使用Cu-kα辐射和λ=1.54Å40kVp和30mA研究涂覆在PAC上的双金属纳米颗粒的晶体结构。通过透射电子显微镜（TEM，PHILIPS，EM 208S）以100keV测定吸附剂的尺寸和形状。

批量吸附实验

所有实验均在间歇条件下使用100ml锥形瓶进行，每个锥形瓶含有50ml 4mg / L Cr（VI）和一定量的吸附剂。在以下条件下研究了pH在3-9范围内对吸附效率的影响：接触时间为120分钟，搅拌速率为200rpm。在此，使用0.1M HCl或/和0.1M NaOH调节溶液的pH。然后在0.3g / L吸附剂，4mg / L Cr（VI）和室温条件下建立最佳接触时间。将锥形瓶在50,100,200,300和400rpm的范围内搅拌以确定最佳搅拌速度。

检测吸附剂用量和Cr（VI）初始浓度的影响范围分别为0.1-2g / L和4-100mg / L. 在25,30,40和50℃下研究了溶液温度对Cr（VI）去除效率的影响。值得注意的是，使用振荡器培养箱来稳定温度。所有实验一式三份进行，并将平均值作为最终结果。使用等式（6）计算在每个接触时间（q e）吸附在吸附剂上的Cr（VI）的量：

其中C 0和C e分别是Cr（VI）的初始和平衡浓度（mg / L）。V是水相（L）的体积，m是PAC-Fe o / Ag（g）的质量。

吸附等温线

吸附等温线描述吸附材料在吸附剂表面（即在表面边界处）的平衡。从回归分析得到的数据中获得吸附等温线。Langmuir和Freundlich等温模型用于评估PAC-Fe o / Ag 上的Cr（VI）吸附。关于Langmuir和Freundlich等温线模型的线性方程和参数列于表  1中。

k L（L / mg）是与能量相关的经验常数，q m（mg / g）表示最大吸附容量。k F和n分别是与吸附容量和强度有关的Freundlich常数。q m和k L参数分别根据C e / q e曲线与C e的斜率和截距计算。Freundlich等温参数（k F和n）也分别根据lnC e曲线与lnq e的斜率和截距计算。

使用来自Langmuir模型的无量纲参数R L研究了Cr（VI）吸附到PAC-Fe o / Ag 上的有利性。它表达了等温线模型的本质特征。R L定义如下：

其中，C o是Cr（VI）的初始浓度。如果R L在0和1之间，吸附将是有利的。对于R L  > 1，吸附是不利的; 对于R L  = 1和0，吸附分别是线性和不可逆的[ 21 ]。

吸附动力学

化学动力学涉及影响化学反应速率的实验条件。在此，将两个动力学模型（包括伪一阶和伪二阶模型）应用于模拟Cr（VI）在PAC-Fe o / Ag 上的吸附过程。所述模型的线性方程式以及各自的参数在表1中给出  。

K 1（1 / min）和k 2（g /（mg.min））分别是伪一阶和伪二阶模型的恒定速率。与上述动力学模型相关的参数可以从ln（q e -q t）和q t / t对t 的曲线图中获得。

溶液pH值的影响

溶液pH值是主要的有效参数之一，可以在控制吸附过程中发挥重要作用[ 22 ]。pH对Cr（VI）吸附的影响如图  4（a）所示。如图4（a）所示，  在酸性pH下发生最大的Cr（VI）去除，这可能是由于Cr（VI）阴离子和位于吸附剂表面上的正电荷之间的静电引力。在酸性pH条件下，Cr（VI）的主要种类有各种形式（Cr 2 O 7 2-，HCrO 4 -，Cr 3 O 10 2-和Cr 4 O 13 2-），他们都负面负电荷[ 3 ]。但是，由于pH升高导致Cr（VI）去除的下降可能是由于在较高pH下PAC-Fe o / Ag表面带负电并随后增强Cr之间的静电排斥（VI） ）离子和吸附剂，从而导致吸附的Cr（VI）物质的释放掉PAC-铁ø/银表面[ 1，23 ]。

图4

pH（a）和接触时间（b）对PAC-Fe o / Ag 吸附Cr（VI）的影响（200 rpm搅拌速度，0.3 g / l吸附剂，4 mg / L初始Cr（VI）浓度和20± 1℃）。

此外; 由于在pH <6时Cr（VI）可以很容易地将Fe o颗粒氧化成Fe 2+，因此它们可以促进Cr（VI）的吸附。因此，可以得出结论，在酸性条件下还原过程（即Cr（VI）还原为Cr（III））提高了Cr（VI）的去除效率，这也是文献中其他报道所提出的[ 3]。，4 ]。

由于在pH 3下获得最大的Cr（VI）吸附（91.95％），因此选择该pH作为最佳值。这一结果与以往的研究[好协议24，25 ]。在进一步的相关研究中，pH值3也被报道为用于去除铬（VI）的最佳pH一次的nZVI -铁3 ö 4的纳米复合材料，活性炭和锯屑的吸附剂被雇用[ 2，25，26 ]。

接触时间的影响

图  4（b）说明在下列条件下接触时间对Cr（VI）吸附的影响：0.3g / l吸附剂溶液，最佳pH（pH = 3.0±0.1）和接触时间120分钟。如图  4（b）所示，Cr（VI）吸附效率急剧增加至60分钟，然后在60分钟后立即达到平衡状态。吸附效率的急剧增加可能是由于吸附剂表面中存在巨大的空位活性位点。然而，通过提高接触时间，Cr（VI）离子在吸附剂表面上的活性位点的可用性受到限制，这使得吸附效率降低[ 21 ]。在一项类似的研究中，使用不同的吸附剂研究了这种现象[ 27，28 ]。在另一项相关研究中，Tang等人。据报道，不同浓度的Cr（VI）在90分钟时，纳米碳酸盐羟基磷灰石上Cr（VI）的吸附达到平衡状态[ 29 ]。由于90分钟超过本研究中获得的最佳时间，可以注意到PAC-Fe o / Ag具有比纳米碳酸盐羟基磷灰石更高的吸附速率。

搅拌速度的影响

在间歇吸附系统中，搅拌速度对外部边界膜和溶质在本体溶液中的分布起着重要作用[ 30 ]。在50-400rpm的范围内检查搅拌速度对Cr（VI）去除效率的影响（图  5）。结果表明，Cr（VI）的去除效率没有超过200rpm的搅拌速度。在一项相关的研究中，Weng等人报告说，这种现象可归因于边界层的阻力小和系统的高移动性[ 30 ]。因此，在下一个实验中，选择200rpm的搅拌速度作为最佳混合速度。

图5

搅拌速度对PAC-Fe o / Ag 去除Cr（VI）的影响（C 0  = 4 mg / L，pH = 3.0±0.1，接触时间= 60 min，吸附剂用量= 0.3 g / L，20±1° C）。

吸附剂用量的影响

在最佳条件（pH = 3，t = 60分钟和200rpm）下，不同量的PAC-Fe o / Ag对吸附容量和效率的影响如图  6（a）所示。可以观察到，随着吸附剂用量从0.1g / l增加到2g / l，4mg / L Cr（VI）的去除效率从71.60增加到97.25％，而吸附容量从28.64降低到1.95mg / l G。吸附效率的提高与PAC-Fe o / Ag 上活性位点的可用性的增加有关，这可以引起Cr（VI）离子的吸附[ 12 ]。

图6

吸附剂用量（a）和初始Cr（VI）浓度（b）对PAC-Fe o / Ag 去除效率和Cr吸附容量的影响（pH = 3.0±0.1，接触时间= 60 min和20±1°C） ）。

荣等人。[ 5 ]报道，随着各种吸附剂用量的增加，Cr（VI）的去除率增加[ 5 ]。然而，随着吸附剂剂量的增加吸附容量的降低可能是由于吸附过程中吸附剂表面上活性位点的恢复。这种现象也可能是由于高吸附质浓度导致的聚集，导致吸附剂活性表面积减少[ 21 ]。

不同浓度Cr的影响

图  6（b）显示了不同浓度的Cr（VI）（4,10,25,50和100 mg / L）对吸附过程效率的影响。通过将初始Cr（VI）浓度从4增加到100mg / L，吸附百分比从95.17降低到44.85％。吸附剂的表面上的活性位点的限制似乎是上述结果[主要原因2，5 ]。图  6（b）还表明，增加Cr（VI）的初始浓度对吸附容量具有积极影响。这种现象可能是由于在升高的浓度梯度，这类似于由Cho和洛[结果1，22]。

吸附等温线

获得的关于在25±1℃下在PAC-Fe o / Ag上吸附Cr（VI）的Langmuir和Freundlich等温线的值如表2所示  。很明显，Freundlich等温模型（R 2 > 0.99）的相关系数（R 2）大于Langmuir等温模型的相关系数（R 2）。该结果表明Freundlich模型与实验数据非常一致。图7（a，b）中所示的图  也暗示Freundlich模型可以适合实验数据。事实上，该模型表明，吸附剂表面上的活性位点分布在均相形式，和Cr（VI）的对PAC-铁吸附Ò/ Ag以多层吸附方式取宫[ 31 ]。从表  2中还可以看出，R L的值在0和1之间，表明Cr（VI）离子理想地吸附在PAC-Fe o / Ag上[ 12 ]。类似的结果在铬（VI）吸附对多壁碳纳米管的研究和从废橡胶轮胎[制备的活性碳被报道由其他研究者5，32 ]。

图7

Langmuir（a），Freundlich（b）等温模型和伪一级（c）和伪二阶（d）动力学模型，用于吸附PAC-Fe o / Ag 上的Cr（VI）。

表  3给出了各种吸附剂去除Cr（VI）的吸附容量之间的比较。基于Langmuir模型，发现每质量单位PAC-Fe o / Ag 的Cr（VI）的最大摄取量为100mg / g。同样从表  3中，推断出由nZVI和银双金属纳米颗粒改性的活性炭与其它吸附剂相比具有良好的吸附能力。

吸附动力学

表4给出了动力学模型在PAC-Fe o / Ag 上Cr（VI）吸附过程的恒定值及其相应的回归系数  。基于回归系数（R 2），Cr（VI）的吸附动力学可以通过伪二阶模型更好地描述。该结果也通过图7（c，d）中给出的曲线得到证实  。

数据的从伪二阶方程的分析表明，铬（VI）的到PAC-铁吸附Ó /银是由化学吸附[控制21，36 ]。另外，表  4还表明，从伪二阶模型计算的吸附容量（q e，cal）非常适合于实验数据（q e，exp）。因此，可以得出结论，对PAC-铁铬（VI）的吸附的动力学Ó /银最适合于伪二阶模型，这是在协议与对Cr以前的报告（VI）的吸附[ 1，5，37]。该结果还证实吸附而非还原更可能是主要机制（即该过程的限速步骤）[ 2 ]。