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本论文研究分析了大孔树脂NDA-100、ND-99及ND-900的基本物理化学结构,结果表明:NDA-150树脂是一种具有丰富比表面积的大孔超高交联吸附树脂,树脂表面带有少量羰基等极性基团;ND-99树脂是经由NDA-150树脂胺基化反应产生的一种具有较大比表面积的超高交联复合功能树脂,它兼具有吸附功能和离子交换功能;ND-900是一种带有较多弱碱性基团的大孔离子交换树脂。系统研究了NDA-150、ND-99和ND-900大孔树脂对水溶液中邻苯二甲酸的吸附热力学及动力学特性,结果表明:三种树脂对邻苯二甲酸的吸附都同时满足Freundlich和Langmuir等温吸附方程,吸附是一放热过程且吸附能够自发进行;Freundlich方程中的指数因子n>1,属优惠吸附。NDA-150树脂存在以π-π作用为主的吸附作用,ND-99树脂的吸附行为是由氢键作用及π-π作用共同作用所致,ND-900树脂通过Lewis作用和静电力吸附邻苯二甲酸。ND-900树脂上的吸附是熵推动和焓推动共同作用结果,吸附过程符合一级动力学吸附方程;而NDA-150、ND-99树脂上的吸附均为焓推动为主的吸附过程。在相同平衡浓度下,三种树脂对邻苯二甲酸的吸附量大小顺序为:NDA-150<ND-99<ND-900。ND-900树脂具有对邻苯二甲酸快速吸附的特性,能够保证其在废水处理中的吸附效率,因而,具有较大的实际应用潜力。
研究了NDA-150、ND-99、ND-900大孔树脂分别对马来酸(顺丁烯二酸)和富马酸(反丁烯二酸)的吸附行为,结果表明:马来酸和富马酸在三种不同树脂上的吸附量均表现为NDA-150<ND-99<ND-900。NDA-150、ND-99树脂对马来酸、富马酸的吸附主要表现为物理吸附过程;而ND-900树脂对二者的吸附主要体现为化学吸附过程的热力学特征。对同一种树脂,马来酸在树脂上的吸附量都比富马酸大,这可能与同分异构体间不同的pKa和偶极矩有关。
在上述研究的基础上,开发了“废水冷冻-树脂吸附-生化处理,,处理富马酸生产废水的工艺。原废水(主要成分为邻苯二甲酸、马来酸、富马酸)COD浓度在50000mg/L左右,经上述工艺处理后,废水中主要有机物富马酸等得到了有效去除和资源利用,处理后最终出水达到了GB8978-1996一级排放标准;实现了废水治理与资源化的有机结合。
2003年9月,安徽天润化学工业股份公司采用该工艺建成了富马酸生产废水工业处理装置,装置至今保持正常运行;工程运行情况表明,该废水处理工程设计合理,工艺技术可靠。