双官能团氢键型超高交联吸附树脂的制备及吸附性能

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超高交联吸附树脂是具有较高的比表面积、合适的微孔结构以及较高的机械强度等特点新型吸附分离材料,相比于传统的大孔吸附树脂和凝胶型树脂有更好的吸附性能。目前,超高交联吸附树脂在废水处理、天然产物纯化等多方领域发挥着重要的作用。近年来我国在树脂法处理有机废水技术的开发和应用发面取得了较大进展,但利用吸附树脂的选择性,分离芳香类有机物的报道较少。本文摒弃了剧毒且致癌的氯甲醚,采用了自制的1,4-二氯甲氧基丁烷为氯甲基化试剂,利用悬浮聚合法制备了两种双官能团修饰的超高交联吸附树脂POMA和PHAB,分别考察了POMA树脂对苯和苯胺混合溶液的吸附性能以及对苯胺的吸附选择性、PHAB树脂对萘和2-萘酚混合溶液的附性能以及对2-萘酚的吸附选择性。分析了体系温度、浓度、pH值等因素对吸附性能的影响,特别是对吸附质和吸附剂之间形成氢键的影响,系统研究了两种树脂对水体系中吸附质的吸附热力学和动力学行为。比较了两种吸附树脂的吸附性能,同时也与某些单官能团修饰的树脂的吸附性能做了比较。  本文研究的主要内容和结论如下:  水体系中,POMA树脂对苯和苯胺混合溶液静态吸附的结果表明,POMA树脂对苯和苯胺均有一定的吸附量,吸附以物理吸附为主,且低温有利于吸附。POMA的比表面积为571.1m2/g。由于氢键的辅助作用,相同条件下,POMA树脂对苯胺的吸附量在任意时刻下都大于苯,双官能团修饰的POMA比单官能团修饰的LY-1、LY-2、LY-3树脂对苯胺的吸附量要大。POMA树脂对苯胺的吸附选择系数总体来说随初始浓度的增大而减小,随温度的升高而递减,298K、298K、308K三个温度下初始浓度为100mg/L时达到最大值分别为4.128、3.072和1.994。吸附选择系数在pH值为7左右达到最大值为1.621。吸附焓变、自由能变和熵变均为负值,说明吸附过程为自发、放热有序的过程。苯和苯胺在POMA树脂上的吸附过程受内扩散和外扩散共同控制。  水体系中,PHAB树脂对萘和2-萘酚混合溶液静态吸附的结果表明,PHAB树脂对萘和2-萘酚的吸附以物理吸附为主,对2-萘酚伴有弱的化学吸附,低温有利于吸附。PHAB的比表面积为564.2m2/g。PHAB树脂对双组份体系中2-萘酚的吸附选择系数K随着浓度的增大而减小,随着温度的升高略有增大,298K、298K、308K三个温度下初始浓度为100mg/L时达到最大值分别为11.26、12.13和12.46。萘和2-萘酚在PHAB树脂上的吸附动力学研究表明,在298K、600mg/L下,树脂对萘的平衡吸附量为45.37mg/g,树脂对2-萘酚的平衡吸附量为156.05mg/g是萘的3.4倍。Lagergren膜扩散模型和Kannan-Sundaram模型都能较好的拟合树脂对萘和2-萘酚的吸附过程,且能在较短时间内达到吸附平衡,说明两个吸附过程都是受外扩散和内扩散共同控制。环己烷体系中,与相同条件水体系相比较,PHAB树脂对2-萘酚的吸附量略有增大,对萘的吸附量明显减小。
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