一种综合评价吸附材料吸附性能的方法技术

本发明专利技术属于吸附剂吸附性能评价技术领域，具体涉及一种综合评价吸附材料吸附性能的方法，包括以下步骤：步骤1、确定需要参与评价的吸附剂数量；步骤2、分别计算n种吸附剂在同一吸附质的不同初始浓度下的最大吸附量与吸附速率；步骤3、建立拟合模型；步骤4、计算拟合模型的最大吸附速率和达到最大吸附速率一半时所对应的初始浓度；步骤5、计算拟合模型的半最大吸附速率；步骤6、计算吸附剂对应的亲和力；步骤7、绘制亲和力

【技术实现步骤摘要】
一种综合评价吸附材料吸附性能的方法


[0001]本专利技术属于吸附剂吸附性能评价
，具体涉及一种综合评价吸附材料吸附性能的方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国经济发展水平的进一步提高，大量的工业废水、农业地表径流以及城市生活废水进入了自然水体，导致水环境问题逐步增多。溶解在水中的重金属逐级传递、富集，经由生物链威胁到人体的生命安全。氮磷等营养元素的持续输入，超出了湖泊等自然水体的自净能力，导致水体富营养化，为蓝藻增殖和优势确立创造了条件，促使蓝藻水华暴发。
[0003]吸附法具有运行成本低、操作简易、处理效能高等特点，被广泛用于污染物去除和磷等不可再生资源的回收利用。目前已研发出一系列金属氧化物、天然矿物、羰基材料、合成或者天然聚合物等吸附剂。这些吸附剂通常具有多样化的吸附能力，包括吸附量、对目标吸附质的亲和能力等。这些指标共同决定了吸附剂对目标污染物的吸附效率和适用范围，是评价吸附剂综合效能和运用场景的重要依据。然而，目前对吸附效能的评价还广泛采用单一的指标，即注重吸附量的增加。缺乏吸附剂与目标污染物之间亲和关系的定性定量技术，不利于开发综合吸附性能优良的吸附剂，严重阻碍了吸附法高效污染物去除或资源回收的发展。故，需要一种新的技术或评价方法来定量综合吸附性能，明确吸附剂的综合性能和优缺点，为吸附法去除污染物或回收利用不可再生资源、保护水环境、助力绿色经济发展提供贡献。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种综合评价吸附材料吸附性能的方法，构建了亲和力
‑
>吸附量象限图，对吸附材料综合评价分类，形式简单，容易建立，助力于自然水体高效污染物去除或资源回收利用。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种综合评价吸附材料吸附性能的方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、确定需要参与评价的吸附剂数量：
[0007]设需要参与评价的吸附剂有n种；
[0008]步骤2、计算吸附量与吸附速率：
[0009]分别计算n种吸附剂在同一吸附质的不同初始浓度下的最大吸附量与吸附速率；
[0010]步骤3、建立n个初始浓度
‑
吸附速率拟合模型：
[0011]将同一吸附质的不同初始浓度与步骤2中计算得到的n种吸附剂在同一吸附质的不同初始浓度下的吸附速率进行拟合，得到n个初始浓度
‑
吸附速率拟合模型；
[0012]步骤4、计算每个初始浓度
‑
吸附速率拟合模型的最大吸附速率V
max
和达到最大吸附速率一半时所对应的初始浓度K
0.5
：
[0013]根据步骤3中得到的n个初始浓度
‑
吸附速率拟合模型，得到n个初始浓度
‑
吸附速率拟合模型的最大吸附速率V
max
和n个达到最大吸附速率一半时所对应的初始浓度K
0.5
；
[0014]步骤5、计算n个初始浓度
‑
吸附速率拟合模型的半最大吸附速率V
0.5
：
[0015]根据步骤4中得到的n个初始浓度
‑
吸附速率拟合模型的最大吸附速率V
max
，计算n个初始浓度
‑
吸附速率拟合模型的半最大吸附速率V
0.5
；
[0016]步骤6、计算n种吸附剂对应的亲和力tanα：
[0017]根据步骤4中得到的n个达到最大吸附速率一半时所对应的初始浓度K
0.5
，和步骤5中得到的n个拟合模型的半最大吸附速率V
0.5
，计算得到n种吸附剂对应的亲和力tanα；
[0018]步骤7、绘制亲和力
‑
吸附量象限图：
[0019]将步骤2中得到的n种吸附剂在同一吸附质的不同初始浓度下的最大吸附量，与步骤6中得到的n种吸附剂对应的亲和力构建亲和力
‑
吸附量象限图；
[0020]步骤8、将n种吸附剂划分为A区高亲和力低吸附量区域、B区高吸附量低亲和力区域以及C区低吸附量低亲和力区域三部分；
[0021]步骤9、选取所需的吸附剂：根据当前工况所需，在步骤8中划分的A区、B区、C区三部分中选取对应区域中的吸附剂，作为当前工况所需吸附剂。
[0022]作为本专利技术的进一步优选，步骤3中，拟合模型公式如下：
[0023][0024]公式(1)中，V为吸附剂在同一吸附质的不同初始浓度下的吸附速率；C0为吸附质初始浓度。
[0025]作为本专利技术的进一步优选，步骤5中，半最大吸附速率V
0.5
计算公式如下：
[0026][0027]作为本专利技术的进一步优选，步骤6中，亲和力tanα计算公式如下：
[0028][0029]作为本专利技术的进一步优选，步骤8中，A区、B区、C区三部分具体包括以下步骤：步骤8
‑
1、寻找亲和力
‑
吸附量象限图中心点，将吸附量的中位数作为亲和力
‑
吸附量象限图中心点的横坐标，亲和力中位数作为亲和力
‑
吸附量象限图中心点的纵坐标；
[0030]步骤8
‑
2、以亲和力
‑
吸附量象限图中心点为原点，从垂直横坐标所在方向和纵坐标所在方向进行划线，所画两条垂直线的交点记为E点，E点的横坐标为最大吸附量，E点的纵坐标为最大亲和力，将原点与E点连线，从而将亲和力
‑
吸附量象限图划分为A区高亲和力低吸附量区域、B区高吸附量低亲和力区域以及C区低吸附量低亲和力区域三部分。
[0031]作为本专利技术的进一步优选，吸附质为磷。
[0032]通过以上技术方案，相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0033]本专利技术基于吸附剂的除磷速率提出了吸附剂亲和力的计算方法，描述了单位磷浓度变化所引起的吸附速率变化，构建了亲和力
‑
吸附量象限图，对吸附材料综合评价分类，形式简单，容易建立，解决了吸附剂的利用与复杂水体环境的现实需求难以相匹配的现状，助力于自然水体生态修复和不可再生资源回收利用。
附图说明
[0034]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0035]图1为本专利技术实施例1吸附剂吸附速率和初始浓度曲线的拟合结果图；
[0036]图2为本专利技术实施例1吸附剂亲和力与吸附量的象限分区结果图；
[0037]图3为本专利技术实施例2吸附剂吸附速率和初始浓度曲线的拟合结果图；
[0038]图4为本专利技术实施例2吸附剂亲和力与吸附量的象限分区结果图。
具体实施方式
[0039]现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。
[0040]本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“左侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合评价吸附材料吸附性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、确定需要参与评价的吸附剂数量：设需要参与评价的吸附剂有n种；步骤2、计算吸附量与吸附速率：分别计算n种吸附剂在同一吸附质的不同初始浓度下的最大吸附量与吸附速率；步骤3、建立n个初始浓度
‑
吸附速率拟合模型：将同一吸附质的不同初始浓度与步骤2中计算得到的n种吸附剂在同一吸附质的不同初始浓度下的吸附速率进行拟合，得到n个初始浓度
‑
吸附速率拟合模型；步骤4、计算每个初始浓度
‑
吸附速率拟合模型的最大吸附速率V
max
和达到最大吸附速率一半时所对应的初始浓度K
0.5
：根据步骤3中得到的n个初始浓度
‑
吸附速率拟合模型，得到n个初始浓度
‑
吸附速率拟合模型的最大吸附速率V
max
和n个达到最大吸附速率一半时所对应的初始浓度K
0.5
；步骤5、计算n个初始浓度
‑
吸附速率拟合模型的半最大吸附速率V
0.5
：根据步骤4中得到的n个初始浓度
‑
吸附速率拟合模型的最大吸附速率V
max
，计算n个初始浓度
‑
吸附速率拟合模型的半最大吸附速率V
0.5
；步骤6、计算n种吸附剂对应的亲和力tanα：根据步骤4中得到的n个达到最大吸附速率一半时所对应的初始浓度K
0.5
，和步骤5中得到的n个拟合模型的半最大吸附速率V
0.5
，计算得到n种吸附剂对应的亲和力tanα；步骤7、绘制亲和力
‑
吸附量象限图：将步骤2中得到的n种吸附剂在同一吸附质的不同初始浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：段志鹏，高万鹏，谭啸，李鹏辉，阚海铭，李扬，章翔宇，顾傲然，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：