螯合樹脂處理含汞廢水的應(yīng)用研究.pdf

1、螯合樹脂是近年來研究較為廣泛的吸附功能材料,廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護,分離提純,重金屬及某些有效成分的富集回收等方面。聚氯乙烯行業(yè)會產(chǎn)生大量的含汞廢水,而目前的廢水處理和汞資源回收工藝還存在著很大的提升空間,因此,針對該行業(yè)的廢水實際特點,制備具有優(yōu)異吸附性能的螯合樹脂,并設(shè)計出能夠高效回收汞資源的處理工藝,具有重大意義及發(fā)展前景。
　　本論文主要內(nèi)容如下:
　　(1)以三乙烯四胺作為親核試劑,選用氯甲基化的聚苯乙烯樹脂微球(氯球

2、)作為母體,最終制備出PS-TETA型螯合樹脂。通過FT-IR、EA、BET、TG等方法對樹脂進行結(jié)構(gòu)表征,并探索最佳合成條件。以模擬含汞廢水為樣品,考察了PS-TETA螯合樹脂的吸附性能,并探討了吸附機理。結(jié)果表明,PS-TETA螯合樹脂的靜態(tài)吸附容量為2.098 mg/g,動態(tài)吸附容量為360.3 mg/g,2 mol/L的HCl+3％的硫脲溶液為最佳洗脫液,可重復(fù)使用3次以上;吸附過程受液膜擴散模型控制,吸附等溫線接近于Langm

3、uir等溫吸附模型,吸附容量隨溫度升高而增大,20℃時其吉布斯自由能變ΔG=-18.04 kJ/mol,即吸附過程可自發(fā)進行。
　　(2)以雙氰胺作為親核試劑,選用氯甲基化的聚苯乙烯樹脂微球作為母體,最終制備出 PS-DCDA型螯合樹脂。該螯合樹脂的靜態(tài)吸附容量為3.328 mg/g,動態(tài)吸附容量為449.7 mg/g,1mol/L的HCl+6％的硫脲溶液為最佳的洗脫液,其單次的洗脫率能高達98.84％,可重復(fù)使用5次以上,并且在

4、常見二價金屬離子與汞離子共存的條件下依然具有很高的選擇吸附性能;吸附動力學(xué)結(jié)果顯示吸附過程受顆粒擴散模型控制,并符合Langmuir等溫吸附模型,吸附容量隨溫度升高而增大,20℃下其吉布斯自由能變ΔG=-23.66 kJ/mol,即吸附過程可自發(fā)進行。
　　(3)以 D315弱堿性大孔陰離子交換樹脂為載體,以化學(xué)氧化法合成了D315負載聚苯胺型導(dǎo)電螯合樹脂。通過 Agilent-34410A/11A型數(shù)字萬用表測定了聚苯胺以及D3

5、15-PAN螯合樹脂的電導(dǎo)率。通過FT-IR、EA、BET、TG等方法對D315-PAN螯合樹脂進行結(jié)構(gòu)表征,測定其吸附性能,并探討吸附機理。結(jié)果表明,D315-PAN螯合樹脂對Hg2+的靜態(tài)飽和吸附容量為1.848 mg/g,動態(tài)吸附容量為325.9 mg/g。最佳的吸附pH值為4。最佳的洗脫成分為1mol/L的HNO3+5％的硫脲溶液,一次洗脫率可達97％以上。D315-PAN螯合樹脂對汞離子的吸附過程可以用Freundlich等溫

6、方程來描述;而吸附動力學(xué)顯示,螯合樹脂對Hg2+的吸附動力學(xué)受液膜擴散模型控制。吸附熱力學(xué)表明,20℃的溫度下,ΔG=-6.85 kJ/mol<0,即吸附反應(yīng)可自發(fā)進行。
　　以D315-PAN螯合樹脂為柱內(nèi)填充物,制備成吸附-電解還原柱,選定電解條件,測定汞離子過柱后的電解還原量。結(jié)果表明,適宜的電解條件是以碳棒作為正極、銅網(wǎng)作為負極、在電解體系內(nèi)加入鹽橋,WY-30-2A型晶體管穩(wěn)壓電源電壓為0.9 V。儲備液汞離子濃度為95