大孔吸附樹脂在環(huán)境中的應(yīng)用

1、PAGE PAGE 8華南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院膠體與表面化學(xué)論文大孔吸附樹脂在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用姓名：馮杏儀班級(jí)：化學(xué)與環(huán)境學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)02級(jí)（2）班學(xué)號(hào)：200224024410大孔吸附樹脂在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用馮杏儀（華南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)02級(jí)（2）班，022424410，廣東省廣州市，510631）摘要對(duì)大孔吸附樹脂的基本特點(diǎn)進(jìn)行了描述，介紹了大孔吸附樹脂在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用，尤其是各種有機(jī)廢水處理的概況,并展望其應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞大孔吸附樹脂；有機(jī)廢水處理；應(yīng)用The Applications of Macroporous Adsorption Resin inEnvir

2、onment ScienceFENG Xing-yi（Speciality of Environment Science , Department of Chemistry and Environment , South China Normal University ,Class two Grade two , 022424410,Guangzhou Guangdong 510631 ,China)Abstract :Based on description of the properties of macroporous adsorption resin，the general situa

3、tions of applications of macroporous adsorption resin in environment science，especially in organic wastewater treatmentis introduced and the prospect of its applications is discussed.Key words : macroporous adsorption；resin organic wastewater treatment；applications吸附樹脂就是樹脂吸附劑，是在離子交換樹脂的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 。20世紀(jì)

4、70年代以來，隨著大孔離子交換樹脂的發(fā)展，大孔吸附樹脂應(yīng)運(yùn)而生。隨著對(duì)大孔吸附樹脂研究的進(jìn)一步加深,它的應(yīng)用也越來越廣泛,對(duì)于它的分離機(jī)理研究方面也逐步深入。目前,大孔吸附樹脂主要應(yīng)用于環(huán)保、醫(yī)藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、分析化學(xué)、臨床鑒定等多個(gè)領(lǐng)域。本文主要詳細(xì)講述大孔吸附樹脂在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用。介紹大孔吸附樹脂吸附樹脂與離子交換樹脂的區(qū)別離子交換樹脂是一種人工合成的具有離子交換能力的離子的交換劑，不溶于水的高分子酸、高分子堿和高分子鹽。而吸附樹脂是指不含離子交換基團(tuán)的高交聯(lián)度體型高分子珠粒，它內(nèi)部有許多分子水平的孔道，提供擴(kuò)散于吸附場所。1 大孔吸附樹脂的結(jié)構(gòu)和分類大孔吸附樹脂的結(jié)構(gòu)包括化學(xué)結(jié)構(gòu)和物

5、理結(jié)構(gòu)。通過帶有各種功能集團(tuán)的單體的聚合或聚合物進(jìn)行功能基反應(yīng)，可以得到不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的吸附樹脂。而樹脂的物理結(jié)構(gòu)主要是其孔結(jié)構(gòu)。2按照樹脂的極性不同,大孔吸附樹脂可以分為非極性、中極性和極性、強(qiáng)極性四類。非極性吸附樹脂是由偶極距很小的單體聚合而得,不含任何功能基團(tuán),孔表的疏水性較強(qiáng),可通過與小分子內(nèi)的疏水部分的作用吸附溶液中的有機(jī)物,最適用于從極性溶劑(如水)中吸附非極性物質(zhì)。中極性吸附樹脂含有酯基,其表面兼有疏水和親水部分,既可由極性溶劑中吸附非極性物質(zhì),也可以從非極性溶劑中吸附極性物質(zhì)。極性樹脂含有酰胺基、氰基、酚羥基等極性功能基,它們通過靜電相互作用吸附極性物質(zhì)。而強(qiáng)極性樹脂是指含有氧化

6、氮、吡啶基額聚合物，也是通過強(qiáng)的靜電作用吸附極性物質(zhì)的。31.3 大孔吸附樹脂的用途 大孔吸附樹脂應(yīng)用范圍廣。目前大孔吸附樹脂在廢水處理、藥物提取、化學(xué)試劑的提純、醫(yī)學(xué)分析、急性藥物中毒處理、色譜等方面有著廣泛的應(yīng)用。特別是特殊高性能吸附樹脂在廢水有效處理的同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了廢物的資源化，應(yīng)該說這是吸附樹脂發(fā)展史上的一大進(jìn)步。2.大孔吸附樹脂的吸附原理和影響因素2.1 大孔吸附樹脂的吸附原理 大孔吸附樹脂對(duì)于吸附質(zhì)的吸附主要是物理吸附。物理吸附主要是通過范德華力吸附，其吸附過程取決于溫度、壓強(qiáng)、表面的大小，而與表面的微觀結(jié)構(gòu)關(guān)系不大。其吸附機(jī)理是由于固體表面上的原子力場不飽和，有表面能，因而可以吸附

7、某些分子以降低表面能。固體從溶液中吸附溶質(zhì)分子后，溶液的濃度將降低，而被吸附的分子將在固體表面上濃聚。42.2 大孔吸附樹脂吸附的影響因素大孔吸附樹脂是一類不含離子交換基團(tuán),具有大孔結(jié)構(gòu)的高分子吸附劑。理化性質(zhì)穩(wěn)定,不溶于酸、堿及有機(jī)溶媒,對(duì)有機(jī)物有濃縮、分離的作用,且不受無機(jī)鹽類及強(qiáng)離子、低分子化合物的干擾。其吸附性能與活性炭相似,與范德華力或氫鍵有關(guān)。同時(shí),網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和高比表面積,使得其具有篩選性能。根據(jù)樹脂孔徑、比表面積、樹脂結(jié)構(gòu)、極性差異,大孔吸附樹脂又分為許多類型,且分離效果受被分離物極性、分子體積、溶液pH值、樹脂柱的清洗、洗脫液的種類等因素制約。同時(shí)，吸附性能也與吸附質(zhì)、吸附劑、外

8、界的溫度和壓強(qiáng)等有關(guān)。具體如下：5（1）樹脂的比表面積越大吸附量越多。（2）一般樹脂的孔徑越大，吸附質(zhì)分子在孔內(nèi)的擴(kuò)散速度也越大，越有利達(dá)到吸附平衡。經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)吸附劑孔徑與吸附質(zhì)分子的直徑比為6：1左右時(shí)，吸附性能最佳。（3）隨著孔容的增加，樹脂的吸附量增加。（4）樹脂的孔徑分布越窄，吸附性能越好。（5）極性樹脂較易吸附極性物質(zhì)，非極性樹脂較易吸附非極性物質(zhì)。（6）若樹脂上的基團(tuán)與吸附質(zhì)分子之間可以形成氫鍵或電子轉(zhuǎn)移絡(luò)合物，則有強(qiáng)的吸附作用。（7）一般吸附都是放熱過程，溫度升高，吸附量將減少。（8）壓強(qiáng)是影響吸附的因素之一。壓強(qiáng)越大，吸附量越多。而吸附速率也隨著壓強(qiáng)的增大而增大。3大孔吸附樹

9、脂的應(yīng)用3.1 大孔吸附樹脂處理有機(jī)廢水3.1.1 處理有機(jī)廢水的優(yōu)點(diǎn)6大孔樹脂以吸附為基本特征,大部分不具有功能基而沒有任何交換中心,作用與吸附劑活性炭相似,可以再生。大量研究工作表明,樹脂吸附法處理有機(jī)廢水有著較好的效果。具有如下特點(diǎn):(1) 適用范圍寬,適用性好。廢水中有機(jī)物濃度從幾個(gè)到上萬mg/ L 均可進(jìn)行處理,且吸附效果不受溶液中所含無機(jī)鹽的影響。(2) 比表面積大,吸附效率高,解吸再生容易。大孔樹脂對(duì)有機(jī)物的吸附率通?？蛇_(dá)到99 %以上,不產(chǎn)生二次污染。解吸常用酸堿或有機(jī)溶劑,解吸一般可達(dá)95 %以上。(3) 樹脂性能穩(wěn)定,使用壽命長。樹脂有較高的耐氧化、耐酸堿、耐有機(jī)溶劑的性能

10、,可在150 以下長期使用,在正常情況下年損耗率小于5 %。(4) 有利于綜合治理,變廢為寶。采用樹脂吸附可以回收利用污染物,節(jié)約開支,增加效益。(5) 工藝簡單,不需特殊設(shè)備,技術(shù)容易掌握,操作方便,運(yùn)行費(fèi)用較低。由于以上這些特點(diǎn),吸附樹脂在處理高濃度、難降解的有機(jī)工業(yè)廢水方面發(fā)展迅速,尤其在酚類、胺類、有機(jī)酸類、硝基物、鹵代烴等方面,取得重大進(jìn)展。3.1.2大孔吸附樹脂吸附有機(jī)廢水廢物7（1）含酚廢水的處理酚類是一種毒性很強(qiáng)的有機(jī)化合物,若進(jìn)入人體,會(huì)引起蛋白質(zhì)變質(zhì)和凝固。水中含酚大于10mg/L ,魚類等水生生物不能生存。含酚量高于100mg/ L 的水灌溉,必將導(dǎo)致農(nóng)作物的減產(chǎn)和枯死。

11、南京大學(xué)采用CHA - 111 大孔吸附樹脂,處理T - 50 石油酚、2 - 萘酚和五氯酚鈉(PCP Na) 工業(yè)中產(chǎn)生的高濃度含酚廢水,T - 50 石油酚廢水中酚總?cè)コ?99. 9 %,COD去除率 95%,出水中酚濃度 99%,脫附率可達(dá)95%;五氯酚鈉去除率 99 %,COD 去除率 80 %。另外,吸附劑解吸后可以重復(fù)使用,解吸后的污染物可以資源化。河北師范大學(xué)利用XH - 303 大孔吸附樹脂處理D - 對(duì)羥基苯甘氨酸生產(chǎn)中產(chǎn)生的含酚廢水,酚的去除率達(dá)到99. 9 % ,最大單程處理量為25 BV/h ,脫附液酸化后可以直接回用。李潔瑩等利用NDA-909對(duì)超高交聯(lián)吸附樹脂ND

12、A-909 對(duì)鄰甲酚的吸附，吸附量隨著鄰甲酚平衡濃度的升高而增大，低溫有利于吸附的進(jìn)行。8（2）含苯胺廢水的處理南京大學(xué)對(duì)CHA - 111 樹脂吸附苯基周位酸生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理研究,氣體苯胺鹽析廢水苯胺濃度 16 000 mg/ L ,樹脂吸附出水濃度 99. 9 % ,COD 去除率 97 % ,樹脂工作吸附量120 mg/ L ,脫附率 98 %。江蘇石油化工學(xué)院利用H - 103 樹脂對(duì)生產(chǎn)多亞甲基多芳基異氰酸酯(PAPI) 產(chǎn)生的苯胺廢水進(jìn)行吸附研究,結(jié)果顯示,吸附效果優(yōu)于美國AmberlitXAD - 4 樹脂,出水苯胺濃度 99 %。（3）含硝基物廢水的處理江蘇石油化工學(xué)院采用H

13、- 103 樹脂吸附法處理硝基苯乙酮,確定最佳工藝條件為:在pH 值為3 ,室溫,流速為2 BV/ h 的情況下吸附;采用95 %的乙醇、溫度為6065 、流速為1 BV/ h 的條件脫附。其處理效果為:廢水中硝基物去除率達(dá)98 % ,COD 去除率達(dá)到89 %。另外,利用H - 103 樹脂處理硝基氯苯生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水,硝基氯苯的去除率 95 % ,COD 去除率 95 % ,出水COD 1 %時(shí),吸附量明顯降低。NDA-150、ND-99 和ND-900 超高交聯(lián)大孔樹脂對(duì)鄰苯二甲酸的吸附行為進(jìn)行了研究，探討了3 種不同類型的樹脂對(duì)水溶液中鄰苯二甲酸的吸附熱力學(xué)規(guī)律，為樹脂吸附法在鄰苯二甲

14、酸生產(chǎn)廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了初步理論探索。（5）其他有機(jī)廢水的吸附西北電力學(xué)院研究了樹脂吸附丙烯酸酯的情況,經(jīng)過CHA - 3 和CHA - 11 兩種吸附性能的比較,證明CHA - 11 樹脂的吸附性能較好,平均吸附率達(dá)90 %以上,吸附量達(dá)166 mg/ mg。南京大學(xué)王海玲等利用NDA - 150 吸附硫化促進(jìn)劑CA(N ,N- 二苯基硫脲) 生產(chǎn)廢水,研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過吸附后,COD 濃度從20 000 mg/ L 左右降至300 mg/ L 以下,去除率在98 %以上。張曉研究了樹脂吸附法處理1, 42二羥基蒽醌生產(chǎn)廢水。許月卿等利用大孔吸附樹脂處理含磺胺廢水發(fā)現(xiàn), DRH 樹脂對(duì)磺胺具有

15、良好的吸附解吸效果。經(jīng)樹脂吸附處理后,廢水中COD 去除率約86% , 樹脂的解吸率為9715% ,磺胺的回收率約8610%,其純度達(dá)9918%。在廢水有效處理的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了廢物資源化,具有良好的環(huán)境效益和較高的經(jīng)濟(jì)效益。3.1.3 大孔吸附樹脂吸附無機(jī)酸9張虹等用大孔吸附樹脂對(duì)氯化苯生產(chǎn)中的副產(chǎn)鹽酸進(jìn)行吸附處理。試驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)過ND150大孔吸附樹脂吸附處理后,副產(chǎn)鹽酸中的有機(jī)物質(zhì)量濃度可降至1 mg/L 以下, 有機(jī)物的去除率達(dá)9918%。且大孔吸附樹脂經(jīng)乙醇洗脫再生后可重復(fù)使用,其對(duì)副產(chǎn)鹽酸仍具有較好的吸附作用,這樣可以大大的節(jié)約成本。3.3 吸附樹脂吸附有機(jī)磷農(nóng)藥10有機(jī)磷農(nóng)藥是目前農(nóng)業(yè)

16、生產(chǎn)中最常用的殺蟲劑,尤其在產(chǎn)棉區(qū)應(yīng)用更廣泛,殺蟲效果甚佳。但它亦給人們帶來了極大的危害,不時(shí)發(fā)生有機(jī)磷農(nóng)藥中毒現(xiàn)象。李國華等人用HA樹脂為吸附劑,考察了有機(jī)磷農(nóng)藥的吸附性能,效果良好,吸附率在90%以上,吸附速率也較快,且血液相容性好,可望用于臨床血流灌流,搶救重癥有機(jī)磷農(nóng)藥中毒患者。4 總結(jié)大孔吸附樹脂是一種尚在發(fā)展中的固體吸附劑。它既有活性炭的吸附能力,又可以象離子交換樹脂一樣進(jìn)行再生,而且物理、化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定,因此有機(jī)廢水處理的應(yīng)用具有廣闊的前景。隨著新型大孔吸附樹脂的不斷涌現(xiàn)和吸附技術(shù)的迅猛發(fā)展,樹脂吸附法將在環(huán)境科學(xué)中大展拳腳，尤其它將成為處理高濃度、難降解有機(jī)廢水的有效方法之一。參考文獻(xiàn)：1 沈鐘、趙振國等編著 膠體與表面化學(xué) 化學(xué)工業(yè)出版社 2004年8月第三版 第331頁2 沈鐘、趙振國等編著 膠體與表面化學(xué) 化學(xué)工業(yè)出版社 2004年8月第三版 第332頁3汪洪武、劉艷清 大孔吸附樹脂的應(yīng)用研究進(jìn)展 中藥材第28卷第4期2005年4月4沈鐘、趙振國等編著 膠體與表面化學(xué) 化學(xué)工業(yè)出版社 2004年8月第三版 第21