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MTBE因其很高的水溶性、持久性和毒性,是一种重要的水污染物质。本论文研究了吸附法和催化水解法这两种方法去除MTBE。本论文分为四章,第一章是前言,第二章和第三章分别是吸附树脂对MTBE的吸附和离子交换树脂对MTBE的催化水解,第四章是总结与展望。
在第二章中,合成了后交联树脂和与后交联树脂有相似比表面积和孔容的非极性多孔树脂,前者是商业氯球经过后交联反应得到的,后者是通过悬浮聚合反应得到的。采用N2吸附、FTIR和XPS方法对后交联树脂、非极性多孔树脂和氯球进行表征,结果表明后交联反应导致大量新生的微孔,后交联树脂的比表面积为782.0 m2 g1,平均孔径为3.0nm,微孔体积为0.33 cm3 g-1。FTIR和XPS分析结果表明后交联树脂上有表面含氧官能团形成。本论文采用这三种树脂吸附剂吸附去除水溶液中MTBE。MTBE在后交联树脂上的吸附符合线型吸附等温线,而MTBE在非极性多孔树脂和氯球上的吸附等温线可以用Langmuir吸附模型表示。从后交联树脂、非极性多孔树脂和氯球对水溶液中MTBE的吸附量的比较中,可知吸附量是由吸附树脂的孔结构和表面化学性质共同决定的。因其较高的比表面积和微孔孔容以及适当的亲水性,后交联树脂对MTBE具有较高的吸附效率。MTBE在吸附树脂上的吸附符合假二级动力学模型,MTBE的初始浓度增加,吸附速率降低。
在第三章中,研究了离子交换树脂催化水解MTBE反应。采用的离子交换树脂为商用D008、D001和732离子交换树脂,并采用BET、酸碱滴定法对其进行表征。BET结果表明与D001和732相比,D008具有较高的比表面积(444.5 m2g-1),较大的孔容(0.33ml g-1),较小的平均孔径(3.3nm)。酸碱滴定结果表明H-D001、H-732和H-D008的体积全交换容量依次为1.86、1.67和1.28 mmol ml-1。本论文采用这三种氢型阳离子交换树脂催化水解水溶液中MTBE,同时考察其对应的钠型阳离子交换树脂对水溶液中MTBE的吸附效果。钠型阳离子交换树脂对水溶液中的MTBE有一定的吸附作用,吸附等温线呈直线型,氢型阳离子交换树脂催化MTBE水解反应符合一级反应动力学,初始浓度增大,表观速率常数基本不变;温度升高,表观速率常数增大。从H-D001、H-732和H-D008催化水解MTBE的表观速率常数的比较中可知,阳离子交换树脂的酸含量增加,表观速率常数增大,水解效果增强。从Na-D001、Na-732和Na-D008对MTBE的吸附效果的比较中可知,高的比表面积、较大的孔容和较小的平均孔径有利于MTBE的吸附。但是,不同种类的阳离子交换树脂吸附到酸性位上的MTBE含量与总吸附量的比率有所不同,酸含量增加,酸性位的密集程度增大,因此MTBE吸附到酸性位上的比率也增大。