利用双机制朗缪尔常数预测大规模吸附过程参数

提出一种新型吸附方程，结合位点特异性结合与疏水结合机制，可预测不同起始浓度、吸附剂负载量及溶液体积下的终浓度，适用于规模化工艺优化。通过苯巴比妥等化合物在4种活性炭上的实验验证，方程无需特定假设且普适性强。

摘要

将类朗缪尔方程（Langmuir-Like Equation）应用于吸附等温线可以得到吸附容量和亲和常数，这些常数有助于对吸附现象进行基本理解，但在需要明确初始浓度与吸附结果之间关系的大规模过程中并不实用。本文提出了一种新的方程，该方程可以根据用户指定的起始浓度、吸附剂负载量或溶液体积预测最终的吸附浓度。该方程同时考虑了位点特异性结合和疏水结合，并且能够生成多种类型的图表，同时便于在电子表格中使用。以巴比妥酸（barbituric acid）、氟西汀（fluoxetine）、苯巴比妥（phenobarbital）和普鲁卡因（procaine）在四种不同类型的商用活性炭上的吸附为例，研究了它们在不同pH值、温度、缓冲液和共溶剂条件下的吸附行为。例如，当苯巴比妥的初始浓度为0.8 mg/mL时，增加20%的活性炭质量仅会导致最终浓度降低5%；而在苯巴比妥初始浓度为0.2 mg/mL的情况下，当吸附剂与溶液的质量比超过0.75 mg/ mL时，吸附效果并无显著提升。对于具有较强疏水结合能力的吸附物，即使在高初始浓度下也能实现浓度大幅降低（甚至接近零）。所推导出的方程没有任何假设，并不局限于所研究的特定系统。

图形摘要

将类朗缪尔方程应用于吸附等温线可以得到吸附容量和亲和常数，这些常数有助于对吸附现象进行基本理解，但在需要明确初始浓度与吸附结果之间关系的大规模过程中并不实用。本文提出了一种新的方程，该方程可以根据用户指定的起始浓度、吸附剂负载量或溶液体积预测最终的吸附浓度。该方程同时考虑了位点特异性结合和疏水结合，并且能够生成多种类型的图表，同时便于在电子表格中使用。以巴比妥酸、氟西汀、苯巴比妥和普鲁卡因在四种不同类型的商用活性炭上的吸附为例，研究了它们在不同pH值、温度、缓冲液和共溶剂条件下的吸附行为。例如，当苯巴比妥的初始浓度为0.8 mg/mL时，增加20%的活性炭质量仅会导致最终浓度降低5%；而在苯巴比妥初始浓度为0.2 mg/mL的情况下，当吸附剂与溶液的质量比超过0.75 mg/ mL时，吸附效果并无显著提升。对于具有较强疏水结合能力的吸附物，即使在高初始浓度下也能实现浓度大幅降低（甚至接近零）。所推导出的方程没有任何假设，并不局限于所研究的特定系统。

图形摘要