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橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

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减少，则 ΔH 增加，原因在于 EuO 比 H 大得多，表
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明水热炭吸附一个 EuO 时必须脱附几个 H ，结果
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EuO 吸附引起的熵减少小小于 H 脱附引起的熵增加，
所以 ΔS ＞ 0。
表 5 水热炭和丙烯酸改性后的水热炭的吸附热力学参数
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吸附剂 ΔH(kJ·mol ) ΔS(J·mol ·K ) ΔG(kJ·mol )
298 K 308 K 318 K
HC 36.32 179.29 -15.35 -17.14 -18.93
HC-AA 19.36 136.69 -20.03 -21.40 -22.76
3 结论
本文通过水热炭化法，在 180℃下以葡萄糖或葡
图 11 改性后水热炭在 308K 下的准二级动力学 萄糖和丙烯酸合成了水热炭 HC 和 HC-AA 炭材料。
同时，研究了 HC 和 HC-AA 对水溶液中铕 (III) 的吸
个热力学函数考虑 ：吉布斯自由能变 ΔG (kJ/mol)，焓
附性能，结果表明在 pH=6，吸附剂用量为 0.01 g，铕
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变 ΔH(kJ/mol) 和熵变 ΔS (kJ·mol ·K )：
(III) 溶液的浓度 C 0 =50 mg/L，铕 (III) 溶液体积为 50
∆ G = − RT ln K d mL 时，两者对铕 (III) 的吸附量分别为 55.0 mg/g 和 153.1
∆ S ∆ H
ln K d = −
R RT mg/g，表明以葡萄糖和丙烯酸合成的水热炭对铕 (III)
通 过 lnK d 对 1/T 作图得一曲线，如图 12 所 示， 拥有更大的吸附容量，这主要是由于在 HC-AA 表面
由直线斜率和截距可分别计算和，根据公式求得 ΔG， 含有更多的羧基功能团。并且，HC 和 HC-AA 对水
结果见表 5。 溶液中铕 (III) 的吸附过程符合 Langmuir 吸附等温模
∆ G = ∆ H - T∆ S 型。而 HC 和 HC-AA 对铕 (III) 的吸附分别符合准一
级和准二级吸附动力学。热力学研究结果表明，HC

和 HC-AA 对铕 (III) 的吸附均为吸热且为自发的过程。

参考文献 ：
[1] Figueiredo J, Pereira M, Freitas M, et al. Modification of
the surface chemistry of activated carbons [J]. Carbon,
1999, 37(9):1 379~1 389.
[2] Park S J, Park B J, and Ryu S K. Electrochemical treatment
on activated carbon fibers for increasing the amount and
rate of Cr (VI) adsorption [J]. Carbon, 1999, 37(8):
1 223~1 226.
[3] Sun X and Li Y. Colloidal Carbon Spheres and Their
Core/Shell Structures with Noble‐Metal Nanoparticles
图 12 水热炭和丙烯酸改性后的水热炭的吸附热力学 [J]. Angewandte Chemie International Edition, 2004,
43(5):597~601.
从表 5 可看出，上述两个反应的 ΔH 均大于 0，
[4] Wang Q, Li H, Chen L, et al. Novel spherical microporous
表明 HC 和 HC-AA 对铕 (III) 的吸附过程为吸热的 ； carbon as anode material for Li-ion batteries [J]. Solid State
且在 15 ℃、25 ℃和 35 ℃的温度下 HC 和 HC-AA 对 Ionics, 2002, 152(56):43~50.
[5] Yu S H, Cui X, Li L, et al. From Starch to Metal/Carbon
铕(III)的 ΔG 均小于 0，而且温度越高其 ΔG 值越小，
Hybrid Nanostructures: Hydrothermal Metal- Catalyzed
表明高温有利于 HC 和 HC-AA 对铕的吸附 ；从表 5
Carbonization [J]. Advanced Materials, 2004,16(18):
中还可以看出 ΔS 为正值，这是因为在溶液的吸附过 1 636~1640.
[6] Sun X and Li Y. Ga2O3 and GaN semiconductor hollow
程中，溶质的吸附必须随着溶剂的脱附而进行，吸附
spheres [J]. Angewandte Chemie International Edition,
的前一过程是伴随熵的减少，后一过程导致熵的增加，
2004, 43(29):3 827~3 831.
如果溶剂脱附引起的熵增加超过了溶质吸附引起的熵 [7] Luo L B, Yu S H, Qian H S, et al. Large-scale fabrication
of flexible silver/cross-linked poly (vinyl alcohol) coaxial

·14· 第 45 卷 第 10 期