腐殖酸的性質、功能與應用

腐殖酸的性質、功能與應用

水源和水質復合污染的多因素聯(lián)合作用機制以及污染物的生物地球化學循環(huán)過程已成為一個緊迫的科學問題，其中天然有機質發(fā)揮著非常重要的作用。天然有機質腐殖酸對環(huán)境中碳的循環(huán),金屬離子和有機化合物的遷移轉化,及水處理中消毒副產(chǎn)物的形成等都有重要影響。腐殖類物質廣泛存在于土壤、底泥、湖泊、河流以及海洋中,它是指那些動、植物殘體經(jīng)微生物和化學過程分解后形成的一種褐色或黑色的復合物。土壤和水體中的有機質主要為腐殖物質,可占這兩種生態(tài)體系中總有機質的50%~80%。天然有機質腐殖酸還是環(huán)境污染物的重要絡合劑或吸附劑,對各種污染物的環(huán)境行為、毒性和生物有效性有重要的影響;在土壤和沉積物中,有機質是疏水性有機污染物的主要宿體,在水環(huán)境中,有機結合態(tài)是許多有毒金屬離子的主要賦存形式。作為各種環(huán)境控制與治理技術(如厭氧/耗氧等工藝、生態(tài)修復等)的選擇、效率和工程評價等的重要影響因素。同時有機質一直是飲用水處理過程的去除對象,其特征直接關系到飲用水處理工藝的設計、效率和消毒副產(chǎn)品的形成等。所以,天然有機質不僅是生物地球化學和環(huán)境科學領域的研究熱點,而且是環(huán)境污染控制與治理技術實踐研究中的理論基礎,是目前生態(tài)學、環(huán)境質量標準、毒理學、環(huán)境立法和政策管理研究共同關注的科學問題。由于天然有機質的重要性及其化學組成、結構和來源的復雜性,一直是國際生物地球化學領域的熱點和難點之一,國際上較多的研究主要集中在土壤方面及其與全球變化有關的工作,相對而言,陸地地表環(huán)境方面的工作開展得較少,主要集中在其本身的生物地球化學循環(huán)及區(qū)域環(huán)境變化和污染物有關的工作。我國在該領域較早地開展了研究,近年來取得了一些重要進展;但相對而言,這方面的研究較為薄弱,本文主要結合自己的研究成果,從以下幾個方面介紹最新進展、研究方向、存在的問題。1對土壤組成的認識腐殖物質環(huán)境行為與其結構組成有密切關系,腐殖質與礦物組分一起構成土壤和水體顆粒物的主體,因此腐殖物質不是一種簡單化合物,其組成復雜,沒有統(tǒng)一的結構。進行腐殖質粗分時常用方法之一就是調節(jié)溶液pH值。其中在任何pH范圍內(nèi)均可溶解的部分定義為富里酸(或黃腐酸、FulvicAcids,FA);當pH小于2時從溶液中沉淀出來的部分為腐殖酸(或胡敏酸、HumicAcids,HA);既不溶于堿又不溶于酸的部分為腐黑物(或腐殖素,humin)。廣義而言,HA和FA均屬于特殊的天然水體中溶解性有機質(DissolvedOrganicMatter,DOM),Grasso等認為,二者約占水中DOM總含量的25%~50%,其余的組分主要是蛋白質、多糖和親水性有機酸。Homann等認為,DOM中分子量小于幾千道爾頓的成分主要包括脂肪酸、芳香酸、氨基酸、單糖、低聚糖和低分子量的富里酸,而高分子量的DOM主要包括結構復雜的物質,如高分子量的富里酸和胡敏酸。Ghabbour等報道了研究者們從十八世紀末就已經(jīng)開始了對腐殖質的研究,1786年Achard用酸處理土壤并用堿萃取,萃出液酸化時得到深色的無定形沉淀。1804年Saussure將“腐殖質”(humus)一詞首次用以描述土壤中的棕色有機物質。1840年Mulder對腐殖質的分組做出了卓越的貢獻:(1)crenicandapocrenicacid;(2)ulmicacidandhumicacid;(3)ulminandhumin。1889年Hoppe-Syeler進行了對Mulder分組的修正,逐漸認識到腐殖質是復雜的有機混合物,其主要組分呈弱酸性特征,并稱之為腐殖酸。二十世紀初,Oden測定了腐殖質的化學性質和結構,并對腐殖質進行了重新定義和分類,分為:(1)富里酸fulvicacid;(2)腐殖酸humicacid;(3)吉馬多美朗酸hymatomelanicacid;(4)腐質煤humuscoal。1938年Waksman等引入了木質素-蛋白質理論(theligno-proteintheory),這個觀點在腐殖酸的化學和形成方面作為主導理論至今。1993年Pallo提出了一種新的分組方法,該方法的主要特點是不僅將胡敏酸(HA)、富里酸(FA)分為不同的組分,而且將胡敏素(HM)也分為溶解性組分(SHM)和非溶解性組分(ISHM),這對于認識腐殖質的本性具有重要意義?；瘜W家、地球化學家、水文學家和環(huán)境學家也逐漸關注在生態(tài)圈無處不在的腐殖質,相比土壤學家,他們意識到腐殖質在環(huán)境問題中起到的作用,腐殖質影響到工業(yè)廢料、核廢料和其他污染物的遷移和固定。在工業(yè),醫(yī)學和藥學,腐殖質被認為是有價值的化學品的潛在來源,他們也被認為可以作為表面活性劑和石油開采時的鉆井液。對腐殖質的開發(fā)和研究從土壤科學延伸到河流、湖泊和海洋,這些結果發(fā)現(xiàn)了新的腐殖酸化合物和擴展了我們對腐殖質的概念,例如Stevenson定義了糞泥質,他是在富營養(yǎng)化湖泊沼澤中植物分解形成的。地球化學家以水生腐殖質(aquatichurnicmaterials)名稱來表述,以此區(qū)別在土壤中陸地腐殖質(terrestrialhumicmaterials)的名稱。隨著科學技術進步,研究者逐漸深入地對腐殖質的具體結構和微觀特征等進行了較詳細的研究。目前,關于腐殖酸形成方式主要有4種假說:(1)植物轉化:由植物殘體中不為微生物分解的組分轉化而來;(2)生物化學:復雜有機物經(jīng)微生物作用后部分礦化,再經(jīng)氧化和縮合等作用形成單體腐殖酸,最終形成高分子腐殖酸;(3)細胞自溶:微生物自溶后的產(chǎn)物經(jīng)過縮合和聚合后形成;(4)微生物合成:微生物在體內(nèi)合成腐殖酸,死亡后將腐殖酸自溶析出。Schnitze等從不同角度對腐殖酸的形成作了猜測,但這4種假說中哪一種更接近真實情況目前還很難說清楚,也許腐殖酸的形成是這4種過程共同作用的結果。2有機污染物的生物地球化學天然有機質是地表環(huán)境有毒污染物的重要化學絡合劑和吸附劑,直接影響它們的毒性、遷移轉化、生物地球化學循環(huán)及歸宿,因此,有機質與污染物相互作用是環(huán)境污染過程、修復治理及其與人體健康關系研究的關鍵科學問題。具體到水體中由于溶解有機質具有很強的反應活性和遷移活性,直接影響水體的酸堿度和溶解氧的循環(huán),對水體中的微量金屬離子和有機污染物的形態(tài)毒性、遷移轉化和生物有效性有重要影響。土壤,微粒和沉積物中有機質(主要是腐殖酸)的吸附/解吸作用基本控制了有機污染物的生物地球化學循環(huán)和歸宿。例如:吸附作用是控制土壤和沉積物有機污染物的行為和重要過程,吸附作為一種相分配過程,在很大程度上控制著疏水性有機污染物(HydrophobicOrganicContaminants,HOCs)在土壤和沉積物體系中的遷移和轉化。前人研究發(fā)現(xiàn)HOCs在土壤和沉積物中的吸附解吸主要是由土壤中的有機質決定的。傳統(tǒng)吸附理論認為腐殖酸是吸附HOCs的主要土壤有機質。在土壤和沉積物系統(tǒng)中(>0.1%有機碳),天然有機物是疏水性有機污染物的主要吸附劑。例如:腐殖質結合占土壤總多氯聯(lián)苯和多環(huán)芳烴的70%~80%。因此,有機質吸附,特別對有毒疏水性有機污染物,是環(huán)境污染控制和生態(tài)修復研究中關鍵的科學問題,與環(huán)境質量基準、技術路線、評價預測和治理等關鍵技術問題密切相關。曲久輝的電動特性研究結果表明,天然水中的腐殖酸對混凝過程的電動特性具有重要影響,隨其濃度的增加則天然水的流動電流值SC和Zeta電位明顯呈負增長,也降低了混凝劑對原水作用時的電動效果。同時,Edzwald等指出,若5~10mg·L-1的腐殖酸被高嶺土或硅氧化物吸附則顆粒在水中的穩(wěn)定性提高1倍,混凝碰撞效率降低1倍,而且在高濃度腐殖酸和低pH下尤甚。Harold等認為腐殖酸的加入可以降低小絮體的絮凝速度,但對大絮體影響很小,而且不會引起顆粒絮體的破碎,因為吸附了腐殖酸的顆粒絮體間存在很強的作用力。腐殖酸降低了混(絮)凝劑對天然水中膠體懸浮顆粒的去除效果,也可作為一種細小顆粒直接消耗混(絮)凝劑,增加藥劑用量。3飲用水微污染的主要污染源腐殖酸會在水體中產(chǎn)生令人不愉快的顏色和氣味,特別是從1974年發(fā)現(xiàn)天然水經(jīng)氯化消毒會形成致癌性的三鹵甲烷(TriHaloMethanes,THMs)。凡是產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物(DisinfectionBy-Product,DBPs)的物質稱為DBPs的先質,天然有機物(NaturalOrganicMatter,NOM)是最基本的DBPs先質,DBPs的形成直接與NOM的濃度和種類有關,當今腐殖酸已經(jīng)成為飲用水微污染的重點控制對象;同時腐殖酸對水體中的有毒有機物和重金屬離子有一定的吸附絡合作用,能夠形成復合污染物,因此如何經(jīng)濟高效地去除水體中腐殖酸成為環(huán)境界的研究熱點。去除水體中腐殖酸研究應用較多的方法主要有膜濾法、絮凝法、氧化法、生物法、吸附法等,然而在實際應用過程中都存在著一些問題。3.1超濾膜過程中的酸由于膜技術工藝簡單,能耗低,不需額外添加藥劑,運行可靠和容易自動控制等優(yōu)點,近年來在水處理工業(yè)生產(chǎn)中應用很廣泛。目前常見的幾種膜技術主要有:反滲透(ReverseOsmosis,RO)、納濾(NanoFiltration,NF)、超濾(UltraFiltration,UF)等。RO和NF雖然對天然有機物NOM有良好的截留性能,但運行壓力高,能耗大。另外,RO和NF都對水中人體健康有益的離子、硬度、堿度以及微量元素有較強的去除,出水不適合長期飲用。UF能有效除去懸浮顆粒、膠體雜質、細菌和病菌孢囊。然而,由于它的截留分子量較大,導致它對水中NOM的去除率不高。同時,膜濾法雖然能夠去除大分子物質,卻很難去除親水性小分子有機物;腐殖酸是難分解的陰離子型大分子以及親疏水性組分、荷電性等直接影響超濾過程中去除率和通量的降低。極易造成膜污染,Zularisam對荷負電的疏水性聚乙烯膜過濾NOM中不同親疏水性組分的過程進行了研究,膜過濾NOM中的親水性組分呈現(xiàn)較嚴重的通量下降和較低的去除率。腐殖酸占NOM的50%~90%,具有較大的相對分子質量和較強的疏水性,已有研究表明腐殖酸是超濾過程中的主要污染物,例如Schafer等觀察到超濾過程中,富里酸僅引起15%的通量下降,腐殖酸引起78%的通量下降,對于膜性能的影響更大。國內(nèi)外科研工作者做了大量研究工作,試圖尋找一條提高NOM的去除率和減少膜污染的有效方法,嘗試強化清洗、超濾與其他技術組合、膜表面改性、薄膜復合(ThinFilm-Composite,TFC)技術等多種方法。膜技術被稱為“2l世紀的水處理技術”,通常用于飲用水凈化的是超濾膜。但超濾膜對溶解性有機物和氨氮的去除效果較差,因此采用與物理、化學、生物組合方法處理微污染地表水成為研究者的共識,如粉末活性炭/超濾組合工藝、常規(guī)/超濾組合工藝、超濾/組合填料濾池工藝等。膜生物反應器(MembraneBiologicalReactor,MBR)綜合了膜分離技術和生物處理技術優(yōu)點,MBR早期研究和應用主要集中于污水處理領域。近年來,MBR在飲用水領域的應用價值逐漸受到了關注,研究證實,MBR對微污染原水中的有機物有良好的去除效果。自從20世紀90年代的中期在中國研究及應用,MBR的應用領域從城市污水資源化和工業(yè)廢水處理與回用發(fā)展到了飲用水源水凈化方面。在飲用水處理領域,由于微污染地表水中的有機物含量有限,微生物處于貧營養(yǎng)環(huán)境,為了增加有機物與微生物的接觸機會及接觸時間,MBR通常與粉末活性炭相結合以取得更好的除污效果,因此國內(nèi)科研工作者不斷地以MBR為主體與其他工藝組合針對含有腐殖酸的微污染源水進行了處理研究,2005年孫新等采用生物活性炭-浸沒式PVDF中空纖維膜生物反應器(BPAC-MBR)工藝處理凈化微污染原水,對UV254去除效果顯著提高。2010年程家迪等采用外置式聚乙烯中空纖維膜生物反應器/粉末活性炭(MBR/PAC)工藝處理凈化微污染原水,與超濾工藝相比,MBR/PAC對UV254去除率可達50%以上。3.2強化混凝技術1995年,美國的法規(guī)協(xié)調委員會要求美國環(huán)境保護局(USEPA)把強化絮凝法列為在消毒/消毒副產(chǎn)物條例(D/DBPRule)第一實施階段控制NOM的最佳方法。國內(nèi)研究表明,強化混凝可以有效地去除膠體類、腐殖酸類和高分子類的消毒副產(chǎn)物DBPs先質,而對溶解性的非腐殖酸類和低分子DBPs先質的去除效果相對較差。盡管強化混凝是一種不需增加高額投資而能實現(xiàn)在現(xiàn)有的處理構筑物基礎上控制DBPs形成的重要技術,但其往往難以有效地去除溶解態(tài)的DBPs先質,從而使混凝處理后的出水達不到要求,加大了后續(xù)工序的處理負荷,對飲用水的安全構成了潛在的威脅。研究人員認為低分子鐵鹽可以發(fā)揮高效的HA去除效果,以無機高分子絮凝劑的混凝技術也可以高效地去除HA。近年來基于強化混凝去除水源水中天然有機質的方法見表1。3.3定程度水系統(tǒng)腐殖酸的含量通過臭氧、光催化等氧化法雖然可以一定程度降解水體中的腐殖酸,但都存在運行成本較高、裝置復雜、處理量有限,因此可能影響其在實際工程中的應用。3.3.1反沖洗控制對有機物的凈化效果單獨采用臭氧氧化,水中可生物降解物質的增多,則容易引起細菌繁殖,出廠水生物穩(wěn)定性下降,因此臭氧氧化很少在水處理工藝中單獨使用?？琢钣畹?006年,比較了臭氧-生物活性炭(O3-BAC)和單獨活性炭(GAC)過濾對UV254去除效果研究發(fā)現(xiàn),O3-BAC對UV254平均去除率比GAC高111.1%。戰(zhàn)楠等2010年預臭氧-生物活性炭(O3-BAC)工藝處理低碳源的北運河通州段原水,系統(tǒng)對UV254去除率38.8%。由此說明組合工藝去除有機物具有協(xié)同效應,氧化單元能有效地將大分子芳香族有機污染物或含雙鍵的不飽和有機物轉化為小分子有機物,提高氧化出水的可生化性,降低氧化出水的毒性。O3-BAC被認為是飲用水處理中去除有機物的有效方法,但是,O3-BAC的一些運行條件對工藝的影響尚無定論;反沖洗控制還不能從理論角度加以說明,如反沖洗時氣和水的沖洗強度、時間等有待進一步研究。又由于活性炭的昂貴價格,推廣仍存在問題。3.3.2光催化氧化法光催化技術是近20年來研究較為廣泛的水處理方法。自從1976年Carey提出了多氯聯(lián)苯可以在TiO2/UV作用下光催化分解以來,很多人對水中的有機污染物進行了多項光催化氧化分解研究。樊彩梅等在紫外光照射下產(chǎn)生強氧化性的·OH和O2-自由基,與腐殖酸發(fā)生自由基鏈反應,最終使腐殖酸變?yōu)樾》肿幽酥炼趸肌⑺蜔o機酸。但是在操作過程中需要進行曝氣利用空氣中的氧作為電子接收體形成氧化劑,出水前要進行濾膜抽濾,使二氧化鈦和水進行分離,同時光照氧化催化周期比較長,一般要3h,這些都影響在實際工程中的應用。3.4腐殖酸在生物處理領域的研究Sudha等的研究表明腐殖酸中僅有少部分是可生物降解,大部分具有生物抑制基因。但黃廷林等的進一步研究指出,微生物對HA的降解是通過先吸附后降解的過程,傳質吸附是生物降解的前題條件。生物膜表面主要由菌膠團組成,而菌膠團表面是以多糖類(一般為多β-羥丁酸)為主體的粘質層所覆蓋,表面張力較低,這樣構造的表面,吸附能力是顯著的。Sudha等研究表明天然有機物NOM在生物過濾床去除受到許多因素影響,如NOM的特性、預臭氧化使用、水溫和生物過濾床的反洗等。國內(nèi)對腐殖酸的生物處理研究大多集中在生物陶粒反應器、生物流化床、生物陶粒膨脹床、生物活性炭-砂濾組合工藝、臭氧生物活性炭(O3-BAC)組合工藝、生物活性炭纖維工藝、沸石-陶粒曝氣生物濾池、固定化微生物技術、固定化生物活性炭工藝、接觸氧化/生物過濾組合工藝等技術上。1995年張貴春等采用生物陶粒反應器處理腐殖酸,去除率為27%~33%。2000年齊兵強等采用生物陶粒膨脹床處理微污染原水,對UV254去除率均比固定床高10%左右。由此也可看出,對某些難生物降解有機物的去除,膨脹床在生物絮凝、吸附方面比固定床有一定的優(yōu)越性。2000年楊開等采用生物活性炭-砂濾處理微污染原水,對UV254去除率為48.9%。2005年李秋瑜等采用篩選、馴化的工程菌對活性炭纖維(ACF)進行固定化形成生物活性炭纖維(BACF)用于微污染源水的試驗表明對UV254去除效果非常顯著,最高達到99%,平均為94%。2007年劉金香等采用沸石-陶粒曝氣生物濾池(BAF)工藝對微污染水處理,UV254去除率僅為11.26%。2008年黃廷林等采用實驗室篩選、馴化出的9株硝化細菌、反硝化細菌和聚磷菌,用物理吸附的方法固定在纖維球形填料上,用于微污染水處理,對UV254去除率為16%。2008年黃麗坤等采用人工循環(huán)固定方式形成固定化生物活性炭工藝,對UV254去除率為57.4%。2010年陸洪宇等采用接觸氧化/生物過濾組合工藝對UV254平均去除率為23.4%。2011年郭春輝等采用生物活性炭循環(huán)床工藝處理安徽淮南段淮河水,對UV254去除率為20%。3.5孔結構或比表面積在“美國安全飲水令”中,吸附法被認為是最好的從水中吸附有毒有害的有機物質的可行性技術。吸附法依靠吸附劑上密集的孔結構、巨大的比表面積,或通過表面各種活性基團與吸附質形成各種化學鍵,達到有選擇性地富集有機物的目的。吸附法的優(yōu)勢在于對生物法難以處理的金屬離子和難降解的有機物有較好的去除效果。它作為一種低能耗的固相萃取分離技術目前愈來愈受到人們的重視。目前研究較多的吸附劑有炭質吸附劑、樹脂吸附劑、磁性離子交換樹脂、無機礦物質吸附劑等。3.5.1活性炭對腐殖酸鹽廢水的吸附機理活性炭特別是顆?；钚蕴坑兄S富的微孔結構、較高的比表面積,因此對有機物有很強的吸附力,廣泛應用于飲用水除臭、脫色以及病原菌、有機污染物的去除。Tamai等用樹脂和含稀土金屬的有機化合物作原料,通過蒸汽活化,在930℃下制得具有高中孔比例(>70%)的大孔活性炭,在合成過程中選擇不同的合成單體(萘、蒽、菲)制得孔徑更大的活性炭,用于吸附大分子的腐殖酸類物質。Schreiber等研究了腐殖酸溶液的濃度和溫度對活性炭吸附的影響。由于腐殖酸分子在溶液中可以通過電荷傳質、氫鍵作用、疏水作用相互形成大分子絡合物,這些大分子絡合物在吸附過程中可能造成活性炭的孔堵塞,阻止更多的腐殖酸分子進入到活性炭小孔內(nèi)部,腐殖酸濃度、pH、離子強度和溫度能夠影響絡合物的形成,從而影響活性炭的吸附效果。在低濃度腐殖酸溶液中,腐殖酸分子主要以平展的狀態(tài)附著在活性炭表面,隨著溶液中腐殖酸濃度的升高,活性炭表面吸附的腐殖酸分子不斷增加,它們會通過親水基團(羧基、羥基、酚羥基等)相互作用,首尾相接形成絡合物,從而增強活性炭和腐殖酸分子間的疏水作用,削弱活性炭表面親水性基團在吸附過程中的作用,此時吸附劑和吸附質間主要是疏水作用和芳環(huán)間的π-π作用,因此物理吸附主導著吸附過程。Schreiber還指出,升高溫度不僅可增加活性炭表面和腐殖酸分子間的疏水作用,還能抑制溶液中腐殖酸分子形成絡合物,減小腐殖酸分子,有利于腐殖酸分子進入活性炭的內(nèi)部孔道中去,從而增大活性炭的吸附量,使得整個吸附過程顯示為吸熱過程。Kilduff等研究了不同分子量腐殖酸在活性炭上的競爭吸附行為。運用凝膠滲透色譜測定吸附后溶液中不同分子量的腐殖酸濃度,發(fā)現(xiàn)活性炭優(yōu)先吸附溶液中分子量較小的腐殖酸,這表明活性炭對腐殖酸吸附效果會受控于腐殖酸分子的大小與活性炭孔徑的匹配效應,但如果在溶液中加入二價金屬離子或提高溶液中離子濃度,可增大活性炭對腐殖酸吸附量,這主要是溶液中的離子濃度提高后,不僅抑制溶液中的腐殖酸分子形成絡合物,減小腐殖酸分子,還使吸附劑表面的皺褶被繃緊,增大活性炭吸附面積和吸附位點。Karanfil等在深入研究活性炭吸附腐殖酸的機制后指出,腐殖酸分子的大小和化學性質會協(xié)同影響活性炭的吸附效果,而不僅僅是吸附質的分子大小和吸附劑的孔徑匹配效應。試驗中活性炭表面零電荷點pH為8.5,腐殖酸的pKa為2~7,因此溶液中(pH7左右)活性炭表面帶正電荷,腐殖酸分子帶負電荷,他們間存在著正、負電荷的吸引,分子量大的腐殖酸可能含有較多數(shù)量的羧基、帶有更多的負電荷,導致正、負電荷的吸引力加強,其在活性炭上的吸附量可能大于那些分子量小、羧基數(shù)量少的腐殖酸。當然,這種正、負電荷效應在吸附過程中所起的作用也不是決定性的,隨著腐殖酸分子羧基數(shù)量的增加,它在水中的溶解度也會不斷增大,這會抑制活性炭對腐殖酸的吸附,因此腐殖酸的分子量和羧基數(shù)量與活性炭的吸附量間呈曲線的關系,曲線上的峰值可能是最有利于活性炭對腐殖酸的吸附條件。隨著研究的深入,活性炭愈來愈受到環(huán)境界的關注,已成為水處理技術中的重要吸附劑,但是活性炭本身在使用過程中也存在著吸附后不易再生、對親水性小分子有機物吸附效果差等問題,如何有效解決上述問題將直接影響活性炭在水體微污染治理中的推廣應用,因此對傳統(tǒng)活性炭進行適當?shù)母男?提高其對腐殖酸的吸附/脫附性能將是水處理界又一新的研究方向。3.5.2采用有機濃回收和高效利用的樹脂固聚腐殖酸鹽類20世紀70年代以來,吸附及分離功能高分子材料發(fā)展迅速,吸附樹脂在各個領域得到廣泛應用并已經(jīng)形成一種獨特的吸附分離技術。吸附樹脂的化學結構和物理結構可以根據(jù)實際用途進行設計和選擇,這是其它吸附劑所不及的。吸附樹脂通過分子間的作用力,可以從水溶液中吸附有機溶質,并可方便的洗脫再生,從而實現(xiàn)水中有機物的富集、分離和回收。Rodriguez等采用XAD-8樹脂對垃圾滲濾液中的腐殖酸進行了吸附處理,去除率近65%;也有學者采用XAD-4、XAD-8系列樹脂富集分離腐殖酸,效果明顯。費正浩等通過在AmberliteXAD-4樹脂上修飾了苯甲?；淖兤浔砻嫘再|,研究表明化學修飾后,由于樹脂孔徑合適和極性匹配作用,其對腐殖酸的吸附去除率可以達到90%,采用醇堿作為脫附劑,在50℃下脫附率可以達到90%左右,同時該樹脂可以對水中的酚類物質也有較好的吸附去除效果。Davankov和Tsyurupa等研究的超高交聯(lián)吸附樹脂是一種非常獨特的材料,它具有很大的比表面積以及特殊的吸附特性,而且超高交聯(lián)后能夠阻止經(jīng)溶劑脫附后網(wǎng)狀結構的膨脹。通過修飾不同功能基的超高交聯(lián)樹脂都具有較好的吸附效果,它們能克服常用的大孔吸附樹脂AmberliteXAD-4所具有的在吸附劑和極性吸附質之間的極性匹配和吸附劑的微孔結構等方面的困難。李愛民課題組自主開發(fā)的胺修飾超高交聯(lián)吸附樹脂對垃圾滲濾液生化出水中腐殖酸的吸附容量遠高于國際腐殖酸協(xié)會指定的富集腐殖酸的標準樹脂(美國Rohm&Haas公司AmberliteXAD-8樹脂),而且吸附后的樹脂采用稀堿就很容易脫附再生。樹脂表面官能團還可以對重金屬離子產(chǎn)生鰲合作用,有效去除重金屬離子。同時對酚類化合物的吸附量也很大。因此嘗試研發(fā)具有離子交換和吸附性能的雙功能樹脂,對于腐殖酸及其復合污染物的治理及資源化回收將有著巨大的應用前景。3.5.3mioc工藝的應用磁性離子交換樹脂(MagneticIonEXchangeresin,MIEX?)由澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究院、南澳水務局和Orica公司共同開發(fā)。MIEX?粒子孔徑約為180μm,比大多數(shù)樹脂小2~5倍。是以聚丙烯為母體的季胺型離子交換樹脂,氯離子作為可交換離子能與水中帶負電的物質(如有機物)所帶陰離子(如SO4-2、NO3-、Br-等,選擇性依次降低)進行離子交換,從而實現(xiàn)MIEX?顆粒與有機物的結合,經(jīng)固液分離,MIEX?顆粒就可將水中的DOC(DissolvedOrganicCarbon,溶解性有機碳)去除。應用磁性離子交換樹脂(MIEX)的連續(xù)離子交換技術為水處理提供了高效去除水中DOC、UV254、THMFP(TriHaloMethaneFormationPotential,三鹵甲烷前體物)的方法,以滿足不斷提高的飲用水水質標準。Singer用磁性樹脂處理9種不同水源。消毒副產(chǎn)