新型離子交換樹脂處理重金屬含鉻廢水的研究.pdf

1、近年來隨著我國(guó)工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，重金屬對(duì)環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重，其中以重金屬鉻的污染最為突出。離子交換樹脂作為一種高效的吸附分離載體，在重金屬?gòu)U水處理方面有著廣泛的應(yīng)用。
　　 本文以聚苯乙烯為樹脂骨架，用氯乙酰化聚苯乙烯(PS-Acyl-Cl)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氯甲基化聚苯乙烯，并用此原料制備了結(jié)構(gòu)性能不同的離子交換樹脂。該P(yáng)S-Acyl-Cl原料載體具有以下特點(diǎn)：避免了使用氯甲醚及二氯甲醚等有致癌作用的物質(zhì)；所用的酰化試劑便宜、易得；酰

2、基化基團(tuán)對(duì)苯環(huán)有鈍化作用，在苯環(huán)的親電取代中不易發(fā)生多取代，消除了氯甲基化反應(yīng)中存在多取代和二次交聯(lián)的問題；反應(yīng)條件溫和、操作簡(jiǎn)單、安全、經(jīng)濟(jì)。
　　 本文首先用PS-Acyl-Cl代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氯甲基樹脂與三甲胺(TMA)反應(yīng)制得了新型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂PS-Acyl-FMA，并研究了該樹脂對(duì)于Cr(Ⅵ)的吸附性能。結(jié)果表明：隨著pH的降低，該樹脂對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附量增大，pH=2時(shí)有較高的吸附量，約117 mg/g。吸附過程符

3、合Langmuir和Freundlich方程，且為自發(fā)放熱過程，低溫有利于吸附。樹脂對(duì)于Cr(Ⅵ)的吸附速率較快，35min達(dá)到平衡，且動(dòng)力學(xué)研究表明該吸附過程為液膜擴(kuò)散控制。用5％的NaOH可以將吸附在樹脂上的Cr(Ⅵ)解吸，解吸率大于96％，且樹脂重復(fù)使用性良好。
　　 Cr(Ⅵ)以陰離子形勢(shì)存在，故根據(jù)離子交換原理，弱堿性陰離子交換樹脂同樣可以對(duì)其吸附。因此，本文同樣研究了用PS-Acyl-Cl與二乙胺(DEA)反應(yīng)制得了

4、新型弱堿性陰離子交換樹脂PS-Acyl-DEA，同時(shí)研究了其對(duì)于Cr(Ⅵ)的吸附性能。結(jié)果表明：該樹脂對(duì)Cr(Ⅵ)有較高的吸附量，在25℃約263 mg/g，大于文獻(xiàn)中報(bào)道的弱堿性離子交換樹脂和PS-Acyl-TMA，且吸附過程符合Langmuir和Freundlich方程。隨著pH的降低，該樹脂對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附量增大，在pH=2時(shí)保持較高的吸附量。該吸附過程為自發(fā)且放熱過程，且為液膜擴(kuò)散控制。對(duì)柱吸附過程進(jìn)行了優(yōu)化，確定6 BV/h

5、為最為經(jīng)濟(jì)的流速。洗脫劑濃度為5％的NaOH水溶液，且流速為3 BV/h為最為經(jīng)濟(jì)的洗脫條件。
　　 Cr(Ⅲ)與Cr(Ⅵ)一樣是一種重要的污染源，但不同的是其以陽(yáng)離子形式存在。本文首先通過PS-Acyl-Cl與乙二胺(EDA)的反應(yīng)制得了乙二胺化聚苯乙烯樹脂(PS-Acyl-EDA)，再通過Michael反應(yīng)，以PS-Acyl-EDA和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)為原料，N，N-二甲基甲酰胺為溶劑(DMF)，碳

6、酸鉀為催化劑(K2CO3)，四丁基溴化銨(TEAB)為相轉(zhuǎn)移催化劑，制備得到一種新型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂PS-Acyl-SO3H。該樹脂在pH=5時(shí)樹脂對(duì)Cr(Ⅲ)的吸附量最大。在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)等溫吸附過程均符合Langmuir和Freundlich方程，且最大吸附量為18.6208 mg/g。PS-Acyl-SO3H對(duì)于Cr(Ⅲ)的吸附在180min達(dá)到平衡，且吸附為液膜擴(kuò)散控制。隨著溫度的升高，樹脂的吸附量略有上升，但總體來講，在1