论文部分内容阅读
3-氨基-4-甲氧基乙酰苯胺是重要的染料中间体,在生产过程中产生大量高浓度难降解的有机废水,对这类废水的治理历来是工业废水处理中的难题。近年来,我国在利用树脂法处理高浓度有机废水的开发和应用方面取得了较大的进展,各种化学修饰的新型吸附树脂的合成和应用已成为目前的研究热点。本研究将低交联度的氯甲基化聚苯乙烯—二乙烯苯共聚物通过Friedel-Crafts和化学修饰反应,制备超高交联吸附树脂NDA-150、NDA-99和SYS。利用傅立叶红外光谱仪、比表面积分析仪以及热重分析仪等仪器对制备的NDA-150、NDA-99、SYS树脂和市售吸附树脂XAD-4进行物理化学性质表征。通过静态和动态吸附实验,研究3-硝基-4-甲氧基乙酰苯胺在以上几种吸附树脂上的吸附和脱附行为。研究结果表明:(1)NDA-150、XAD-4、NDA-99和SYS树脂都是以聚苯乙烯—二乙烯苯为基本骨架,比较四种树脂的比表面积:NDA-150>XAD-4>NDA-99>SYS。NDA-150、NDA-99和SYS树脂微孔居多,XAD-4树脂中孔居多,四种树脂的热稳定性较高。(2)分析NDA-150、XAD-4、NDA-99和SYS四种树脂对3-硝基-4-甲氧基乙酰苯胺的静态吸附实验,结果表明:吸附等温线均符合Langmuir吸附模型,属于单分子层吸附。在NDA-150和NDA-99树脂上的吸附过程是吸热反应;在XAD-4和SYS树脂上的吸附过程是放热反应。NDA-150树脂对3-硝基-4-甲氧基乙酰苯胺的吸附效果优于其他三种树脂。这主要是因为NDA-150树脂具有高比表面积。(3)分析NDA-150、XAD-4树脂对3-硝基-4-甲氧基乙酰苯胺和4-甲氧基乙酰苯胺组成的双组份体系的吸附,研究发现吸附是以吸附质分子的芳环与树脂骨架苯环之间的π—π作用为主,吸附质分子相互争夺树脂上的π—π作用吸附位点,故对吸附位点的直接竞争是3-硝基-4-甲氧基乙酰苯胺和4-甲氧基乙酰苯胺在吸附树脂上竞争吸附的主导机制。LCA修正模型拟合效果较好。两者共存时3-硝基-4-甲氧基乙酰苯胺的竞争能力略强于4-甲氧基乙酰苯胺。(4)动态吸附实验中,树脂柱高度、流速和溶液浓度对穿透时间和吸附量有较大影响。随着流速的增大,穿透时间缩短,穿透吸附量降低。随着溶液初始浓度的增大,穿透时间缩短,穿透吸附量增大。随着树脂柱高的增加,穿透时间延长,穿透吸附量增大。(5)Thomas模型和LDF模型对树脂吸附3-硝基-4-甲氧基乙酰苯胺拟合结果较好,平衡吸附量与实际吸附量接近。随流速增大,Thomas速率常数Kth增大,平衡吸附量Qe减小;随初始浓度增加,速率常数Kth减小,平衡吸附量Qe增大;随着树脂柱高的增加,有利于吸附质的吸附去除。较小的流速、较高的初始浓度和较大的柱高可提高树脂对3-硝基-4-甲氧基乙酰苯胺的饱和吸附量。(6)含80%乙醇的水溶液作为脱附液,NDA-150树脂脱附再生效果好,树脂可被重复使用。NDA-150树脂脱附流速选用1.0 m L/min,树脂脱附率可达84%。树脂经多次反复使用未破碎,脱附率在80%以上,表明其有较好的机械强度和耐污染能力。