吸附树脂分析和总结.docx

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大孔吸附树脂在有机废水处理中的应用的研究进展

引言：

近年来,尽管国家在减排降耗和水污染防治方面出台了一系列法律法规,但是水环境污染加剧的总体趋势仍未得到有效控制。其中地表水流经城市的河段有机污染尤其严重,城市生活污水和工业废水均含大量有机污染物,部分工业废水还含有毒有害的合成有机污染物质等,使国内大多数城市河流都存在严重的有机污染,直接危及城市水源的安全,对可持续发展带来严重负面影响,威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的身体健康。这就为开发树脂吸附法处理有毒有机化工废水及其资源化技术提供了依据和发展机遇。

大孔吸附树脂的特点

吸附树脂是一种特殊的大孔树脂,它以吸附为基本特征,大部分不具有功能基而没有任何交换中心,作用与吸附剂活性炭相似,可以再生。大孔树脂的合成方法是以普通石油化工原料的单烯类单体为骨架,与作为交联剂的双烯类单体发生悬浮共聚反应,同时为了获得多孔的结构,在聚合时配合使用不带双键、不参加共聚、又能与单体混溶,使共聚体溶胀或沉淀的有机溶剂作为制孔剂,在带有分散剂的水中,搅拌加热控制颗粒大小而制得。

大量研究工作表明,树脂吸附法处理有机废水具有如下特点:

适用范围宽,适用性好。废水中有机物浓度从几个到上万mg/L均可进行处理,且吸附效果不受溶液中所含无机盐的影响。

比表面积大,吸附效率高,解吸再生容易。大孔树脂对有机物的吸附率通常可达到99%以上,不产生二次污染。解吸常用酸碱或有机溶剂,解吸率一般可达95%以上。

树脂性能稳定,使用寿命长。树脂有较高的耐氧化、耐酸碱、耐有机溶剂的性能,可在150℃以下长期使用,在正常情况下年损耗率小于5%。

有利于综合治理,变废为宝。采用树脂吸附可以回收利用污染物,节约开支,增加效益。

工艺简单,不需特殊设备,技术容易掌握,操作方便,运行费用较低。

由于以上这些特点,吸附树脂在处理高浓度、难降解的有机工业废水方面发展迅速,尤其在酚类、胺类、有机酸类、硝基物、卤代烃等方面,取得重大进展。

大孔吸附树脂结构与吸附性能的关系

2.1 大孔吸附树脂的孔结构

一般而言,树脂的比表面越大,表明其内表面的表面能越高,其与吸附质之间的作用力即吸附量能力越强。当吸附树脂的孔径与吸附质分子直径大体满足1/6～1/5时,树脂的吸附能力可最大限度地发挥。因此,对于一般分子量不超过200～300的中小分子有机污染物而言,树脂的孔径越大,其吸附能力越强,吸附速度也越快。由于树脂的孔径≈4×孔容/比表面积,当孔容一定时,孔径的增大必然导致比表面积降低,从而降低吸附容量。当孔径一定时,比表面积与孔容存在正相关性,可见增大孔容有利于树脂吸附量的提高。若孔径分布很宽,则小孔部分可能由于受吸附质分子扩散速度的限制而不能充分利用,因此树脂的孔径分布越窄,吸附性能越好。

2.2树脂的极性

大孔吸附树脂包括非极性、弱极性和极性等三类。按照相似相容原理,非极性吸附树脂适用于从如极性溶剂中吸附非极性有机物。弱极性吸附树脂含有酯基等,既可从极性溶剂中吸附非极性物质,也可从非极性溶剂中吸附极性物质。极性树脂系指含有酰胺基、氰基和酚羟基等极性基团,适宜从非极性溶剂分离极性有机物。

在树脂骨架上引入功能基团对其进行化学修饰,可显著提高树脂对特定吸附质的吸附分离能力。例

如,AiminLi等[1将]非极性的XAD-4树脂进行乙酰基化改性而制得MX-4树脂,其吸附容量较XAD-4提

高20%。除此以外,在树脂内表面引入可形成氢键的基团,利用其与吸附质之间氢键力的作用也能显著提高其

吸附量。

3 吸附条件的影响

大孔吸附树脂对水中有机物的吸附属于放热的可逆物理吸附过程,因此降低温度有利于吸附分离效率的提高,而升高温度则有利于树脂的脱附再生。另外,大孔吸附树脂对水中有机物的吸附属于分子吸附机理,因此凡是不利于有机电解质分子离解的条件均有利于吸附效率的提高,而有利于吸附质分子离解的条件则是树脂的脱附再生条件。例如,对水中有机酸(如苯酚等)的吸附宜在弱酸性或中性条件下进行,可采用稀碱溶液脱附;对有机碱(如苯胺等)的吸附宜在弱碱性或中性条件下进行,可采用稀酸溶液脱附再生。

树脂吸附法处理有机化工废水现状

1含酚废水的处理

苯酚及其衍生物系原生质性有机污染物,对一切生物均有毒害作用。由于苯酚及其衍生物广泛用于塑料、制药、农药和染料等领域,因此是污染自然水体最常见的有机污染物之一。

张爱丽[2]等采用新型NDA150吸附树脂对含对硝基苯酚2643mg/L的生产废水进行静态和动态吸附研究。结果表明,吸附过程属于Langmuir吸附历程,树脂工作吸附量和饱和吸附量分别为125.3mg/g和254.9mg/