0 引言

染料废水是一种亟待解决但又极难处理的污染源[1]，吸附法不仅能更为彻底有效地将染料从废水中去除，还可以多次再生重复使用，阳离子凝胶是一种具有强吸水性的三维高分子聚合物.阳离子凝胶用作吸附剂去除水体中的污染物[2-4]已有相关的研究.磁性材料由于具有较好的分离特性而备受关注.利用Fe2O3的磁性和水凝胶的高吸附容量等优势，制备出新型的吸附剂并应用于染料废水的处理中将是一个可行的方法.本文采用水热法，以氯化铁为铁源，以PVP为表面活性剂，合成Fe2O3磁性材料[5]，并通过分步聚合方法，以甲醛、丙酮、三乙烯四胺、Fe2O3磁性材料为原料制备磁性阳离子凝胶[6].探索新型磁性阳离子凝胶吸附剂对酸性大红染料的吸附性能.

在2014年1月至2016年1月期间,根据患者的自愿性抽选出中耳炎患者80例,参选者均进行乳突根治术,在手术期间分组给予不同的护理模式,每组各有40例患者。

1 实验部分

1.1 原始试剂与仪器

试剂：三氯化铁，聚乙烯吡咯烷酮(K30)，十六烷基三甲基溴化铵，无水乙醇，三乙烯四胺，盐酸，甲醛溶液，氢氧化钠，丙酮，酸性大红(工业级)

仪器：THZ-82水浴恒温振荡器，TG16-W微量高速离心机，DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，721可见光光度计，X-射线粉末衍射仪(XRD-6000)

1.3 实验方法

1.3.1 水热法制备Fe2O3磁性材料

1 mmol氯化铁(FeCl3·6H2O)、0.6 g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、0.6 g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、30 mL蒸馏水配成溶液，转移至50mL聚四氟乙烯高压反应釜中，在烘箱120 ℃加热24 h.反应结束后，用离心机分离，取沉淀物于培养皿中，将产物放入烘箱中烘干后取出，得到的即为Fe2O3磁性材料[5].

由图3可以知道，酸性大红的脱色率随磁性阳离子凝胶的增加而逐渐增大，这是因为吸附过程中，磁性阳离子凝胶越多，对酸性大红吸附的位点越多，吸附脱色越充分.而吸附量Q的变化则相反，随着磁性阳离子凝胶用量增加，吸附量有所下降，可能是因为由凝胶吸附间的竞争吸附引起，吸附效果下降.图3中，当磁性阳离子凝胶用量m为140 mg，120 min时磁性阳离子凝胶对酸性大红的脱色率已经超过92%，再增加吸附时间脱色率变化不明显.因此后续实验中选择磁性阳离子吸附剂用量为140 mg.

实验方法同文献[6]量取8 mL三乙烯四胺于烧杯中，浓HCl调pH=6～7备用；向装有回流冷凝管和搅拌装置的三口瓶中加入12 mL甲醛，9 mL丙酮、三乙烯四胺溶液和制备的Fe2O3粉末，搅拌并用浓HCl调pH=3，在室温下反应1 h；1 h后加入NaOH水溶液(质量浓度33%)，至pH=8，加入第二批甲醛12 mL，升温至65 ℃，恒温反应40～60 min(视反应情况而定)；得到含磁性粒子的阳离子聚合物水凝胶，冷却出料，将产品密封70 ℃(6 h)成阳离子干凝胶.将干凝胶放入250目尼龙滤袋中水洗48 h后65 ℃烘箱中烘干后，研磨过筛收集60～120目凝胶粉末备用.

1.3.3 磁性阳离子凝胶对酸性大红染料的吸附去除实验

吸附动力学通常用来描述吸附剂吸附溶质的速率特征，采用准一级动力学模型、准二级动力学模型对试验数据进行分析.

盐碱地改良需要政府强力推动。要发挥政府的引导作用，集中力量办大事的优势，积极给予盐碱地改良项目以政策支持、资金支持等全面的协同助力。搭建好改良平台，组织好试验示范，为盐碱地改良提供有力的组织保障。

Q=(C 0-C t ) × V/1 000 M

(1)

式中:V为溶液体积(mL)，M为吸附剂质量(g).

即低年级段共安排了16次的口语交际专题教学，这进一步说明了口语交际在部编教材的低年级段中的重要地位。学生能否自信地表达、养成良好的口语交际习惯，是评价此学段口语交际的重要指标。那么，在具体的口语教学中如何实施呢？结合教学实践，笔者认为可从以下策略具体实施。

2 实验结果与讨论

2.1 Fe2O3的XRD图分析

Fe2O3材料的XRD如图1所示.

由参考文献[5]、[7]可知，通过将实验所得的Fe2O3XRD图同文献中的所查到的Fe2O3标准卡片(JCPDS33-0664)进行对比，可发现实验所得的XRD图同Fe2O3的标准卡片中各个特征的衍射峰相符，谱图中无明显其他衍射峰，说明水热法制备的产物确为Fe2O3.

2.2 Fe2O3添加量对脱色率的影响

Fe2O3不同添加量对酸性大红脱色率的影响如图2所示.

  

图1 Fe2O3磁性材料的XRD图Fig.1 XRD patterns of Fe2O3 magnetic material

  

图2 Fe2O3不同添加量对酸性大红的脱色率的影响Fig.2 Effect of Fe2O3 addition on decolorization rate of acid scarlet

其中，K1(min-1)和K2(g·mg-1·min-1)分别是磁性阳离子凝胶吸附酸性大红的准一级和准二级动力学方程的吸附常数；Qe和Qt分别是磁性阳离子凝胶吸附酸性大红的平衡吸附量和t时刻的吸附量(mg·g-1).

2.3 磁性阳离子凝胶的用量对酸性大红吸附效果的影响

  

图3 磁性阳离子凝胶用量对吸附效果的影响 Fig.3 Effect of the magnetism cationic hydrogel dosage on absorption capacity

磁性阳离子凝胶的用量对酸性大红吸附效果影响结果图3所示.

1.3.2 磁性阳离子凝胶的制备

2.4 pH对磁性阳离子凝胶吸附酸性大红的影响

不同pH条件下磁性阳离子凝胶吸附酸性大红的影响如图4.

  

图4 溶液pH值对吸附效果的影响Fig.4 Effect of initial solution pH on absorption capacity

分别研究30、40、50 ℃ 3种温度下的Q-Ce吸附等温线如图6.由图6可知，3种温度下，磁性阳离子凝胶对酸性大红染料的吸附量呈现先增大后趋于平衡的趋势.

2.5 磁性阳离子凝胶对酸性大红的吸附动力学研究

吸附时间对酸性大红吸附性能的影响如图5所示.

从图5可知，磁性阳离子凝胶对酸性大红的吸附量Qt的变化随吸附时间t的延长而逐渐增大，最初过程吸附量增加迅速，随着时间的延长吸附逐渐趋缓，这主要是磁性阳离子凝胶表面的吸附位点与酸性大红分子已经结合，磁性阳离子凝胶对于酸性大红的进一步吸附只能与其内部吸附位点结合，因此吸附量增速变慢[7].当吸附时间t为180 min的时候，吸附量基本不变即达到饱和吸附，最大饱和吸附量Qm为553.8 mg·g-1，脱色率达96.5%.

准确称取0.14 g磁性阳离子凝胶，放入100 mL 初始浓度为80 mg·L-1染料溶液中，搅拌不同时间，取上层清液测吸光度.染液初始 pH 值采用 HCl 与 NaOH 溶液调节，吸附实验于室温进行.在染料脱色实验中，吸附容量Q是指在单位质量吸附剂吸附染料质量，按式(1)计算:

替诺福韦的肾毒性机制不是十分明确，目前认为与线粒体毒性和体内排泄有关，对肾小管细胞也有直接的毒性。替诺福韦与线粒体DNA多聚酶γ结合，抑制肾小管中线粒体的合成，从而引起线粒体功能障碍[9，10]，但较其他抗病毒药物与线粒体DNA多聚酶的亲和力小，故短期临床应用显示其肾毒性比较小。线粒体功能障碍导致替诺福韦进出肾小管细胞平衡受到破坏[11]，使其在肾小管上皮细胞内蓄积；肾毒性与血药浓度呈正相关，故而形成恶性循环，长期使用出现肾毒性。替诺福韦70%～80%以原型经尿液排出体外，在肾脏部位浓度较高[1]，长期服药时在肾部蓄积，故较其他抗HIV药物更容易发生肾损伤。

准一级和准二级动力学模型来研究磁性阳离子凝胶对酸性大红的吸附动力学行为，其方程表达形式如下：

本计与上位机的通信协议采用了ModBus协议，上位机将设定温度值写入到下位机单片机中（命令16），并将单片机检测的中频炉温度读入到上位机中（命令03）进行显示及记录。

 

(3)

由图2可以看出，加入Fe2O3的新型磁性阳离子水凝胶的吸附脱色率都比不加Fe2O3的阳离子凝胶高，且脱色率都超过50%，相比之下，加入0.49 g Fe2O3制备的阳离子凝胶对酸性大红吸附时，脱色率最大.增加Fe2O3量，脱色效果下降，可能原因是Fe2O3的添加量越多，竞争吸附越强，吸附效果反而不好.因此，综合考虑，本次实验选择的是0.49 g的Fe2O3添加量，研究新型磁性阳离子凝胶对酸性大红的吸附行为影响.

图6为利用不同吸附动力学模型的数学拟合曲线，其参数如表 1 所示.

由图6可以看出，拟合的准一级和准二级的动力学模型都可以较好描述磁性阳离子水凝胶对酸性大红的吸附过程，两者的相关系数R2均大于0.99，但是从表1中准一级动力学计算得到的吸附值与实验值相差太大，而准二级动力学模式的相关系数R2大于0.998，且计算得到的平衡吸附容量值(636.9 mg·g-1)和实验饱和吸附容量(554 mg·g-1)相接近，所以准二级动力学能更好地描述磁性阳离子水凝胶对酸性大红的吸附过程.根据二级动力学原理，吸附过程受磁性阳离子凝胶的性质和染料溶液共同影响.

  

图5 吸附时间对吸附效果的影响Fig.5 Effect of adsorption time on absorption capacity

  

图6 准一级和准二级动力学模型拟合曲线Fig.6 Fitting curves of quasi first and quasi two stage kinetic models

 

表1 动力学参数表

 

Tab.1 Kinetic model parameters

  

染料实验值Qe/(mg·g-1)准一级动力学模型K1Qe/(mg·g-1)R21准二级动力学模型K2×105Qe/(mg·g-1)R22酸性大红5540.02814.550.993436.658636.90.99814

2.6 等温吸附平衡研究

由图4可知，随着溶液pH增大，磁性阳离子凝胶对酸性大红的吸附量Q都呈现下降趋势，酸性条件有利于磁性阳离子凝胶对酸性大红的吸附，这是因为酸性环境下，体系中H + 浓度升高，凝胶分子上的胺基质子化程度提高，其所带正电荷数量增加使得饱和吸附量增加，更有利于吸附进行.在碱性条件下，溶液中较高的OH-易与染料分子发生竞争吸附，占据凝胶中的阳离子活性吸附点，导致吸附量下降.

  

图7 酸性大红的Q-Ce吸附等温线图Fig7 Q-Ce adsorption isotherms of acid scarlet

由图7可得，磁性阳离子凝胶吸附的酸性大红浓度越大，吸附量越大，酸性大红的初始浓度越低，吸附量随染液中存在的吸附剂对可吸附的染料分子数量减小而下降，反之，随着磁性阳离子凝胶与酸性大红模拟废水染液之间的浓度差加大，两者之间产生的传质推动力也随着增大，这就促进吸附过程的进行，吸附量增大[8]；但当染料分子占满磁性水凝胶的三维网络空间之后，染料的吸附达到饱和，吸附量趋于平衡.由图7还可以看出，饱和吸附量也不一样.提高温度，磁性阳离子水凝胶对酸性大红的吸附量逐渐下降.这是因为升高吸附温度，酸性大红的染料分子活性增加，加剧热运动，使得吸附在磁性阳离子水凝胶三维网络结构和表面上的染料分子脱离，也就解释了温度越高，吸附量越小.

从表2可以得到磁性阳离子凝胶吸附行为与两种吸附等温曲线有较好的相关性，两者的相关系数均大于0.95，比照得出，Freundlich吸附等温曲线拟合的相关系数R2大于0.99，因此这个吸附过程Freundlich吸附等温曲线可以更好地描述.根据表2中1/n的范围在0.792～0.872，这也就是说磁性阳离子凝胶对酸性大红的吸附是物理吸附为主.

 

(5)

式中，Qe和Qmax分别是吸附平衡时吸附容量和单分子层吸附时最大吸附量，mg·g-1；Ce是吸附平衡时浓度，mg·L-1；b则是Langmuir吸附平衡常数；Kf是Freundlich吸附平衡常数；n则是吸附过程指标，1/n小于0，吸附是物理吸附，反之，则为化学吸附.

  

图8 Langmuir等温线拟合曲线Fig.8 Langmuir isotherm fitting curve

  

图9 Freundlich等温线拟合曲线Fig.9 Freundlich isotherm fitting curve

 

表2 不同温度酸性大红的等温吸附参数

 

Tab.2 Adsorption isotherms of acid scarlet at different temperatures

  

温度/℃Langmuir等温线拟合b1/2Qmax/(mg·g-1)R2Freundlich等温线拟合Kf1/nR2300.06032840.90.95012.770.7920.994400.03262631.60.9779.880.8500.984500.03402136.80.9728.760.8720.994

数据采用Langmuir吸附模型和Freundlich吸附模型对等温吸附平衡进行分析，两种吸附模型分别由式(4)和式(5)表示，拟合结果如图8、图9和表2.

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3.7 磁性阳离子凝胶对酸性大红吸附的热力学参数

磁性阳离子凝胶分别在30、40 和 50 ℃ 下对染料溶液进行恒温吸附，对热力学参数按式(6)和式(7)进行拟合处理，结果如表3所示.

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ΔG=-RTlnK,

(6)

(7)

表3 磁性阳离子凝胶吸附的热力学参数表

Tab.3 The thermodynamic parameters of the magnetism cationic hydrogel adsorption

  

温度/℃K△G/(kJ·mol-1)△S/(J·mol-1·K-1)△H/(kJ·mol-1)305.05-4.081404.79-4.079504.56-4.0770.012-4.077

从表3可以看出：△G<0，表示这个吸附过程是自发进行的；△S>0，表明此吸附是熵驱动吸附；△H<0，表明酸性大红的吸附过程是放热的，升高温度并不利于吸附，这也是酸性大红吸附量随温度升高而下降的原因之一.通常，如表3可知，△H=-4.077 kJ·mol-1活化能较小，磁性阳离子凝胶对酸性大红的吸附是物理吸附为主，与之前得到的Freundlich的拟合结果一致.

钻井施工过程的每一个环节都影响着钻井工程的整体质量和效率，为确保每个施工环节技术措施的有效执行，制定“一环节一对策”的技术措施。对施工过程的每一个环节做施工节点分析，明确钻井施工节点的同一性和各异性，对同一性的内容进行统一、量化，对各异性的部分进行甄别处理。

3 结论

1)合成了Fe2O3磁性阳离子凝胶，考察了磁性阳离子凝胶用量、pH对吸附效果的影响，结果表明，随着磁性阳离子凝胶用量的增大，凝胶单位吸附量下降，酸性环境有利于胺基质子化程度的提高，进而增强凝胶吸附效果.

2)吸附等温线研究表明，Langmuir和Freundlich吸附等温线模型均能很好地拟合磁性阳离子凝胶对酸性大红的吸附过程且吸附过程为物理吸附为主.准二级动力学模型能很好地描述磁性阳离子凝胶的吸附行为.

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