论文部分内容阅读
芳香类两性化合物是分子中同时具有酸性和碱性(Lewis酸或Lewis碱)的有机化合物，本论文针对此类化合物独特的物化性质，较系统地研究了大孔吸附树脂、超高交联吸附树脂和复合功能吸附树脂对氨基苯甲酸类芳香两性化合物的吸附行为和吸附性质，并以对氨基苯甲酸生产废水为例，对超高交联吸附树脂治理芳香两性化合物废水进行了资源化研究，确定了树脂吸附——催化氧化法处理对氨基苯甲酸生产废水的工艺。同时针对实际废水的特点，对溶液pH值及盐含量等因素对树脂吸附芳香两性化合物的影响给出了科学、合理的解释，从而为实际应用提供了理论基础。本论文得出的主要结论如下：
超高交联吸附树脂JX-101和复合功能吸附树脂NDA-99及NG-10对氨基苯甲酸类芳香两性化合物的吸附能力均大于大孔吸附树脂XAD-4，吸附热力学研究表明吸附为焓推动的放热的物理吸附过程，主要推动力是范德华力(π-π作用)、氢键作用等。吸附动力学研究表明对氨基苯甲酸在四种树脂上的吸附为准二级动力学吸附过程，吸附速率主要受颗粒内扩散的物理传质过程所控制，膜扩散对吸附过程虽有一定的影响，但不是主要的控速步骤。JX-101、NDA-99和NG-10树脂的有效颗粒内扩散速率远小于大孔树脂XAD-4，主要归因于前三者具有的微孔结构。
溶液pH值和盐含量对树脂吸附行为的影响研究结果表明：在溶液pH值为3.78时对氨基苯甲酸在溶液中主要以分子态形式存在，树脂的吸附容量最大，吸附过程主导作用是分子间的范德华力(п-п作用)和氢键力等，静电作用影响很小。溶液中离子态形式所占的比例越大，静电力的影响就越大，树脂吸附量也就越小。
在溶液pH值为3.78时，当溶液中无机盐含量达到一定浓度(0.01M～0.02M)时，Cl-与对氨基苯甲酸对树脂表面质子化的胺基具有的很强的竞争作用就可能使得NDA-99树脂吸附容量出现大幅度的下降，当Cl-浓度大子0.5M后，这种竞争拮抗效应不再增加，盐析效应将占主导地位，吸附容量随着盐含量的增加而线性增加；对于JX-101树脂，主要受盐析效应的影响，吸附容量随着盐含量增加而线性增加。
在以上理论研究的基础上，通过废水静态吸附试验和固定床工艺吸附试验确定树脂吸附法处理对氨基苯甲酸生产废水的优选操作条件是：常温下吸附，吸附流量2BV/h;废水中加入0.15％的抗氧化剂，pH值未调节直接吸附处理；每批处理量20BV；吸附饱和后的树脂采用1BV8％氨水溶液+1BV4％氨水溶液+2BV水进行脱附，脱附温度40℃左右，脱附流量1BV/h。经上述工艺治理后，吸附出水无色透明，废水CODCr去除率达可达88％以上，对氨基苯甲酸的吸附去除率达99％以上。吸附出水再经催化氧化等深度处理后可达国家规定排放标准。自高浓脱附液中可回收废水中约90％的对氨基苯甲酸，环境效益、社会效益和经济效益显著。