201_7强碱性阴离子交换树脂吸附浓海水中溴的热力学研究.pdf

·26 · Ion Exchange and Adsorption 2011 年 2 月 离子交换与吸附, 2011, 27(1): 26 ~ 32 ION EXCHANGE AND ADSORPTION 文章编号：1001-5493(2011)01-0026-07 201×7 强碱性阴离子交换树脂 吸附浓海水中溴的热力学研究* 张拿慧 裘俊红** 浙江工业大学，绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地，杭州 310032 摘要：研究了 201×7 强碱性阴离子交换树脂吸附浓海水中溴的热力学行为，测定了不同温度下 的吸附等温线，并计算出吸附过程的热力学参数∆G、∆H 和∆S 。研究表明，该树脂对溴的吸附 容量为 2.489mg Br /mL 湿树脂，吸附率达到98%；吸附平衡数据符合 Langmuir 吸附等温方程； 2 ∆G 为负值，该吸附过程可自发进行；∆H0 ，且其绝对值小于40kJ/mol ，表明该吸附过程吸热 且属于物理吸附；∆S0 ，该吸附过程属于熵增过程。 关键词：溴；浓海水；离子交换树脂；吸附；热力学 中图分类号：TQ028.3 文献标识码：A 1 前 言 溴是重要的化工原料，由它衍生的种类繁多的溴化物在国民经济和科技发展中有着特 殊的价值[1] 。传统溴大都从地下卤水中提取，最常用的方法有水蒸气蒸馏法和空气吹出法； 前者不适用于含溴量低的原料[2] [3] ，而后者受季节影响较大，设备庞大，耗能高 。卤水溴 资源已随不断消耗而走向枯竭，开发海水淡化副产品浓海水这一新型含溴资源的时机正走 向成熟。溴作为浓海水中的主要化学成分，其浓度接近自然海水中溴浓度的两倍 (含溴量 3 [4-5] 约为 130g/m ) 。因此，合理提取浓海水中的溴资源，不仅可以推动我国溴产业持续发展， 还可以减少海洋环境污染，促进浓海水化学资源的综合利用[6] 。用反渗透膜法进行海水淡 化时，由于反渗透膜元件对进水水质具有特殊要求，进料海水要经过多道严格的预处理。 因此，这类干净的反渗透浓海水可直接用于树脂吸附，这也是利用离子交换树脂法从浓海 水提溴的一大优势。此法与其它传统提溴方法相比，还具有能耗少，设备紧凑、易操作、 流程短、不受季节影响、可长年生产等优点，是一种极具应用前景的提溴技术[7] 。本文以 反渗透浓海水中溴为研究对象，研究其在离子交换树脂中的吸附平衡行为。国内外在此方 面的研究几近空白。 * 收稿日期：2010 年 2 月 16 日 项目基金：浙江省自然科学基金资助 (Y5100247) 作者简介：张拿慧(1984~), 女, 辽宁省人, 硕士研究生. ** 通讯联系人 E-mail: qiujh66@126.com. 第 27 卷第 1 期 离 子 交 换 与 吸 附 ·27 · 2 实验部分 2.1 实验材料与仪器 201×7 强碱性阴离子交换树脂，浙江杭州双林化工试剂厂；浓海水，舟山一海水淡化 厂；次氯酸钠 (溶液) (CP) ，宜兴市洋溪镇徐渎化工厂；溴化钾 (AR) ，上海试四赫维化工 有限公司；氢氧化钠 (AR) ，杭州萧山化学试剂厂；盐酸 (AR) 、硫酸 (AR) ，衢州巨化试 剂有限公司；甲基橙 (AR) ，天津市化学试剂厂研究所；溴 (AR) ，国药集团化学试剂有限 公司。 754 紫外分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司；可控硅恒温水浴，上海锦屏仪器 仪表有限公司。 2.2 树脂预处理 取树脂若干于 500mL 烧杯中，先用去离子水冲洗 3 次，再加入 4 倍量的去离子水浸 泡 18~20h，后用去离子水冲洗至澄清。向已充分溶胀的树脂加入 4 倍量 1.0mol/L HCl 溶