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1、吸附树脂及其应用主要内容吸附树脂的概述1吸附树脂的分类2影响吸附性能的因素3吸附树脂的应用4吸附树脂的应用特点51.吸附树脂的概述吸附树脂(adsorptionresin)又称树脂吸附剂,是在离子交换树脂的基础上发展起来的。吸附树脂是一种不含离子交换基团的高交联度体型高分子珠粒,其内部拥有许多分子水平的孔道,提供扩散通道和吸附场所。20世纪70年代以来,随着大孔离子交换树脂的发展,大孔吸附树脂应运而生。它是以苯乙烯和丙烯酸酯为单体,加入二乙烯苯为交联剂,甲苯、二甲苯为致孔剂,它们相互交联聚合形成了多孔骨架结构。吸附树脂的特点和作用树脂本身由于依靠它和被吸附的分子(吸附质)之间的范德华力
2、和氢键作用,具有吸附性,又因具有网状结构和很高的比表面积,而有筛选性能,能从溶液中有选择地吸附有机物质,使有机化合物根据吸附力及其分子量大小可以经一定溶剂洗脱而分开,达到分离、纯化、除杂、浓缩等不同目的。吸附树脂的特点是容易再生,可反复使用。其他不同之处在于,吸附树脂的化学结构和物理结构可以较容易地人为控制,根据不同需要可合成出结构和性能不同的树脂,因此,吸附树脂品种多,应用范围广。2.吸附树脂的分类按树脂极性不同,吸附树脂可分为:非极性树脂中极性树脂极性树脂强极性树脂烃类有机物,如:聚苯乙烯等带酯基的聚合物,如:聚丙烯酸酯带有酰胺基等的聚合物,如聚丙烯酰胺等含有氧化氮、吡啶基等的聚合
3、物分类非极性吸附树脂是由偶极距很小的单体聚合而成,不含任何功能基团,孔表的疏水性较强,可通过与小分子内的疏水部分的作用吸附溶液中的有机物,最适用于从极性溶剂(如水)中吸附非极性物质。中极性吸附树脂含有酯基,其表面兼有疏水和亲水部分,既可由极性溶剂中吸附非极性物质,也可以从非极性溶剂中吸附极性物质。极性树脂含有酰胺基、氰基、酚羟基等极性功能基,它们通过静电相互作用吸附极性物质。3.影响吸附性能的因素吸附树脂的物理结构和化学结构对吸附性能的影响表现在以下几个方面:孔径比表面积孔容孔径分布形成氢键或电子转移络合物极性相近原则影响因素1、比表面积在保证良好扩散的条件下,树脂的比表面积越大,吸附
4、量越高。2、孔径一般树脂的孔径越大,吸附质分子在孔内的扩散速度就越大,越有利于达到吸附平衡,但是,孔径过大会降低比表面积。经验表明,当吸附剂孔径与吸附质分子的直径比为6:1左右时,吸附性能最佳。3、孔容当孔径固定时,比表面积与孔容成正比,所以随着孔容的增加,树脂的吸附量增加。4、孔径分布孔径的分布的情况对吸附量有影响。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,并且大孔部分将使树脂的比表面积下降。所以树脂的孔径分布越窄,吸附性能越好。5、极性相近原则和通常的吸附规律一样,极性树脂较易吸附极性物质,非极性树脂较易吸附非极性物质。6、形成氢键或电子转移络合物
5、如果树脂上的基团与吸附质分子之间可形成氢键或电子转移络合物,则有强的吸附作用,此时的吸附力主要为化学力(氢键及电荷转移为弱化学力)。4.吸附树脂的应用吸附树脂的化学结构和物理结构可以较容易地人为控制,根据不同需要可合成出结构和性能不同的树脂,因此,吸附树脂的品种多,应用范围广。目前吸附树脂在废水处理、药物提纯、化学试剂的提纯、医学分析、急性药物中毒处理、色谱载体等方面得到了广泛的应用。特别是有些特殊高性能吸附树脂在废水有效处理的同时还实现了废物的资源化,应该说这是吸附树脂发展史上的一大进步。4.1大孔吸附树脂在有机废水处理中的应用4.1.1含酚废水的处理含酚废水是一种来源广、数量多、浓
6、度高、环境危害大的水污染物,也是我国水污染控制中急需解决的重点问题之一。上海大学研究了DA-201吸附树脂回收、净化废水中苯酚的工艺条件,实验表明,当废水的pH<7时,吸附树脂不仅能回收苯酚,而且不产生二次污染,失效树脂适用5%的NaOH溶液或甲醇脱酚,其效率接近100%。他们将研究成果应用于上海焦化厂氨回收工段含酚废水的处理,处理后的废水达到国家排放标准。南京大学采用CHA-111大孔吸附树脂,处理T-50石油酚、2-萘酚和五氯酚钠工业生产中产生的高浓度含酚废水,T-50石油酚废水中酚总去除率〉99.9%,COD去除率〉95%,出水中酚浓度<5mg/L,再经过次氯酸钠氧化,实现达标排
7、放;2-萘酚的吸附率〉99%,脱附率可达95%;五氯酚钠去除率〉99%,COD去除率〉80%,另外,吸附剂解吸后可以重复使用,解析后的污染物可以资源化。4.1.2含有机酸废水的处理同济大学利用超高交联吸附树脂NDA-800吸附法处理水杨酸生产废水,研究表明,NDA-800超高交联吸附树脂对水杨酸生产废水有良好的处理效果,当进水CODCr值约20000mg/L,苯酚和水杨酸含量分别为6000mg/L和1300mg/L时,经过NDA-800树脂一级