吸附树脂对微污染水中有机污染物的吸附研究

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1、离子交换与吸附,2010,26(1):24~32IONEXCHANGEANDADSORPTION文章编号：1001-5493(2010)01-0024-09吸附树脂对微污染水中有机污染物的吸附研究112222费正皓邢蓉刘福强李爱民陈金龙张全兴1江苏省滩涂生物资源与环境保护重点建设实验室盐城师范学院化学化工学院，盐城2240022南京大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，南京210093摘要：以活性炭作为参照，从静态和动态吸附角度，利用3种吸附树脂对微污染水中代表性污染物氯仿、三氯乙烯、2,4-二氯苯酚和腐殖酸进行了吸附去除效果研究。结果表明，吸附树脂对水溶液中有机物

2、吸附去除具有较好的效果，但仍然存在进一步提高吸附容量的问题。关键词：吸附树脂；微污染；腐殖酸；氯化消毒副产物中图分类号：O647.3文献标识码：A1引言由于人类的活动，造成了大量的有害有机化合物进入到天然水体中，水资源的质量在近几十年内严重恶化，尤其是地表水。随着污染物种类和含量的增加，饮用水在常规净化后，用于消毒的氯用量不得不相应增加，从而导致自来水中余氯和有机化合物之间的反应，使得自来水中产生了大量的氯化消毒副产物，比如氯仿、三氯乙烯、氯酚类和其他的多卤[1]代烃。[2~4]自来水中，氯仿和三氯乙烯的量在同类物质中比其他物质大得多，氯酚类具有较重的异味，加之它们对

3、人体器官的致癌作用和一定的累积作用，所以作者把它们作为吸附[1][1]去除的研究对象。而在水源水中，腐殖酸和富里酸通常占有机物总量的一半以上，由[5]于它们是自来水中氯化消毒副产物潜体，有着直接和间接的副作用，选择腐殖酸作为标志性研究对象，对其去除具有重要的现实意义。本文以颗粒活性炭LY-04作为参照对象，选用在有机化工废水中已经得到广泛使用[6,7]的大孔交联聚苯乙烯型吸附树脂AmberliteXAD-4、超高交联吸附树脂AM-1(酚羟基[7][8]修饰)和JX101(氧修饰)对饮用水中微污染有机物腐殖酸、氯仿、三氯乙烯、2,4-二氯苯酚进行吸附去除研究，评价吸附效

4、果。收稿日期：2009年2月11日项目基金：江苏省“333高层次人才培养工程”和“青蓝工程”资助；江苏省教育厅重大基础研究项目(07KJA18017);江苏省教育厅基金资助(09KJB150013);江苏省滩涂生物资源与环境保护重点建设实验室资助(JLCBE07011)作者简介：费正皓(1972~),男,江苏省人,工学博士,副教授.E-mail：feizhenghao@163.com第26卷第1期离子交换与吸附·25·2实验部分2.1仪器与试剂高效液相色谱仪(美国Waters公司)；气相色谱仪(AgilentHP2100,USA)；恒温振荡器(常州国华仪器厂)。Amb

5、erliteXAD-4吸附树脂从美国Rohm-Haas公司购买，颗粒活性炭LY-04从江苏南京木林森炭业有限公司购买，甲醇、氢氧化钠、丙酮、2,4-二氯苯酚、氯仿和三氯乙烯均为分析纯，以上几种试剂购于上海化学试剂厂。2.2相关物理参数实验用的腐殖酸为美国进口的技术级纯度样品，分子平均直径约5.5nm。作为吸附质的氯化消毒副产物分子的主要物理参数列于表1，其中分子直径、分子体积和分子偶极矩通过HyperChem软件包用半经验AM1法进行计算。吸附剂的表面参数见表2。表1氯化消毒副产物的相关物理参数[9]溶解度(g/L)分子直径分子体积偶极矩氯化消毒副产物式量3(H2O)

6、(nm)(nm)(deby)氯仿119.47.4~100.660.1321.155三氯乙烯131.41.10.730.1480.7902,4-二氯苯酚162.94.60.860.1890.403表2吸附剂的相关参数性质XAD-4AM-1JX101LY-04极性非极性弱极性弱极性弱极性2比表面积(m/g)8805909061207平均吸附孔径(nm)5.804.502.501.132微孔面积(m/g)3.1340.2529.0786.7平均粒径(mm)0.4~0.60.4~0.60.4~0.60.8~1.2微孔体积(mL/g)―0.1550.2410.359残余氯含量(

7、%)―3.503.46―颜色白色褐色褐色黑色2.3分析方法氯仿和三氯乙烯在水中的浓度是用气相色谱以电子捕获(ECD)作为检测器以顶空进样方式(headspace)进行测定。2,4-二氯苯酚的浓度用HPLC进行测定，检测波长为254nm。·26·IonExchangeandAdsorption2010年2月2.4吸附等温线[9,10]根据Urano等人的文献获得腐殖酸的吸附等温线。固定腐殖酸的起始浓度11mg/L-1(UV254为1.58cm)和体积(100mL)，通过改变吸附剂(XAD-4、LY-04、AM-1和JX101)的用量来获得293K时的吸