大孔阴树脂及其白球对水中低浓度苯酚吸附行为的研究

大孔阴树脂殛其白球对水中低浓度苯酚吸附行为的研究吴启州．／—、L一／々一|大孔阴树脂及其白球对水中低浓度苯酚吸附行为的研究吴启州严煦世(同济大学，上海200092)以苯酚为代表的酚类化合物是一类常见的污染物，它被明确列入美国清洁水法修正案和我国环境监测总站确定的优先污染物黑名单。酚类化合物是原型质毒物，对一切生命个体均有毒害作用，其中苯酚作为最常见、最重要也是最简单的化合物，其毒性最大且在水中含量最高，它的化学性质可代表一般酚的化学性质。早在5O年代，人们便发现阴离子交换树脂能有效地去除水中酚，70年代后便陆续出现了采用树脂除酚的研究报道，特别是欧美等国富有成效的工作成果表明：作为多孔高分子材料，相当数量的大孔阴树脂对苯酚有较好的吸附去除效果。国内在这一课题方面所傲的研究工作步见报遭。本试验根据苯酚的物化性质精心选用上海树脂厂合成的某氯型大孔阴树脂和与之相对应的大孔白球，考察它们在不同条件下对低浓度苯酚的吸附行为，并对试验结果进行了分析与探讨。2试验分析方法2．1树脂洗涤在进行吸附试验之前，根据树脂材料的性质选用适当的溶剂进行洗涤，除去合成过程中夹带的一些小分子物质，如合成物单体、致孔第一作者：吴启l州t男t31岁，同济太学市政工程专业博士*国家教委博士学科基金资助项目干外水份，备用。2．2间歇式静态吸附在光电天平上准确称取一定量的树脂或白球于磨口三角瓶中，加入一定体积和浓度的含酚水样，然后在THZ一82型恒温振荡器上定速振荡，待吸附平衡后，移取一定水样通过四氨基安替吡啉比色法在分光光度计上测定水样中酚浓度。2．3连续式柱吸附吸附柱采用常见25mL具塞滴定管，下端塞玻璃棉以防树脂或白球漏失，装入一定体积的树脂或白球后，以一定流速由高位容器流入含酚水样，每隔一定过流床体积(BV)后取样分析水中酚浓度，并根据不同的试验条件得出吸附变化曲线。3试验结果与讨论3．1吸附容量大孔树脂和白球对苯酚的吸附容量结果参见表。从表中可以看出，大孔白球对苯酚吸附容量较之相对应的大孔阴树脂相比要小，大约为后者的1／4大孔白球是一种大孔交换树脂合成时进行功能基化前的半产品，它与其对应的树脂在物理特征上基本相同，但化学特性则维普资讯http://www.cqvip.com环境污染与肪治第1B卷第4期1996年8月因其化学结构的不同而相差很大。白球是一种非极性物质．它对苯酚这种极性物质的吸附主要是通过其物理结构如比表面、孔隙率、孔径等发挥作用，而大孔阴树脂除此之外还具有极性和功能基因，有利于吸附与交换，吸附容量值与其化学结构和功能上的特点密切相关。苯酚吸附容量(c。一10mg／L)投加量G(g)O．2}o50O751-o吸附容量q白球0180·120-100·08Cmgig)树脂0．820．600．4804132吸附速度吸附速度试验结果见图1。根据试验数据发现，在充分振荡的条件下，苯酚被吸附的速度很快。大孔阴树脂的吸附速度曲线很陡．而白球曲线则相对较平缓，前30rain吸附容量前者可达饱和吸附容量的80，后者仅为42。事实上，大孔阴树脂内部和表面的化学性质，不仅有利于吸附与交换，而且加速了吸附进程苯酚被两种不同材料吸附的机制是不一样的1．口口0B口600柏n200∞012345T0图1吸附速度曲线图1．00n8O0．600．加、●自球■阴树膳●白球x阴树脂。20．二二二．．0．00彳——图2pH对吸附的影响曲线3．3pH对吸附的影响吸附过程中溶液pH值往往对吸附质和吸附剂都会有影响，如改变吸附质和吸附剂的形·10·态、电性等，从而对吸附结果产生较大的影响。图2显示溶液pH值对苯酚吸附效果的影响。pH对两种吸附材料吸附结果的影响不同。使用白球作吸附剂时，在偏酸性条件下效果最好，pH为5左右时，吸附容量最大，当pH达11时吸附容量急剧下降。通常，苯酚在水中园微电离而其浓度呈不同的酸性．酸性条件不利于苯酚电离，此时苯酚呈电中性处于分子状态．苯酚的这种分子状态有利于被白球吸附。因此，在用白球吸附苯酚的过程中，pH值对吸附的影响表现在它能改变苯酚在水中的分子状态和性质．从而影响其吸附容量。与大孔白球不同的是，大孔阴树脂对苯酚的最佳吸附pH范围为偏碱性。在这样的pH环境下，苯酚便于电离，苯酚的电离态有利于被阴树脂吸附与交换。但是，随着pH进一步增加后，吸附容量反而下降，这是因为pH太高，对树脂本身的电离有极大影响，从而对吸附产生不利的影响。3．4过流速度对柱吸附效果的影响吸附过流速度的控制是保证吸附的重要参数之一，流速对白球吸附苯酚的吸附容量的影响效果很明显，结果见图3。102030050图3流速对白球吸附的影响曲线由图中可见，流速越馒，吸附效果越好；流速增大，吸附效果变差，特别是当过流速度大于30BV／h时，吸附容量明显下降。在过流速度越低的情况下，苯酚水样与树脂白