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芳香类化合物是重要的精细化工中间体,但生产过程中会产生大量有机废水,其中的有机混合物难以分离,提纯其中的芳香有机化合物达到资源化再利用一直是有机废水处理的难题。近年来我国在树脂法处理有机废水技术的开发和应用发面取得了较大进展,各种新型吸附剂的合成和应用已成为十分活跃的研究领域之一,但利用吸附树脂的选择性,分离芳香类有机物的报道较少。本文针对有机混合物难分离的特点合成了双官能团修饰的超高交联吸附树脂PAP和PEA,考察了两种树脂在不同体系溶液中对苯胺和2-萘酚(β-萘酚)的选择性吸附性能,以及两种吸附质同时存在时对每一种吸附质的吸附行为,分析了溶剂组成、温度、吸附质浓度、pH值和树脂的物理性能等因素对吸附性能的影响,特别是对吸附剂和吸附剂之间形成氢键的影响,系统地研究了混合体系中每种吸附质在超高交联吸附树脂上的热力学和动力学行为。在此基础上,提出了混合体系中针对氢键型吸附树脂的合成和吸附的研究思路。
本文主要研究内容和结论如下:
BET、测试表明树脂球具有较高的比表面积和适当的孔径及分布;红外光谱分析表明,功能基官能团已经成功修饰到树脂骨架上;SEM分析表明了树脂表面具有适当的孔洞分布,有利于吸附过程的进行。
PAP树脂对苯和苯胺混合溶液静态吸附的结果表明:PAP树脂对苯和苯胺均有一定的吸附量,两个过程均以物理吸附为主,对苯胺的吸附有弱的化学吸附存在;随着pH的增大,PAP对苯胺的选择系数先增大后减小,pH在7~8之间时达到最大值;苯和苯胺在PAP树脂上的吸附焓变均为负值,苯胺在PAP上的焓变绝对值较大,而苯的吸附焓变相对较小,且都在氢键吸附焓的范围内,吸附自由能及吸附熵均为负值;苯和苯胺在PAP树脂上的吸附过程受膜扩散和颗粒扩散共同控制。非水体系中,PAP树脂对浓度较大的吸附质具有优先的吸附选择性。
PEA树脂对2,6-二甲基萘(2,6-DMN)和β-萘酚混合溶液静态吸附的结果表明:PEA树脂对2,6-DMN和β-萘酚均以物理吸附为主,对β-萘酚的吸附伴随有化学吸附;PEA树脂对β-萘酚的选择系数随温度的升高而增大,并且随pH的变化而变化,在pH=6.0左右时到达最大值;吸附焓变、自由能变和熵变均为负值,说明吸附过程为自发、放热有序的过程。非水体系中PEA树脂对β-萘酚的平衡吸附量与水溶液中相比基本不变,而对2,6-DMN的吸附量则有所减小,选择系数也会相应变大;且吸附动力学速率常数比水溶液中要大,达到平衡的时间稍短。