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本文针对芳香有机胺类化合物的物化性质以及含此类化合物的废水的特点,合成了含磺酸基的复合功能树脂(LS-2),以美国Rohm&hass公司的AmberliteXAD-4为参照,研究三种胺类化合物(苯胺、对甲基苯胺及对硝基苯胺)在LS-2静态吸附动力学和静态平衡吸附行为。研究结果表明:(1)三种芳胺化合物在XAD-4上的吸附符合准一级动力学模型,且膜扩散为吸附过程的主要速率控制步骤:而三种物质在LS-2上的吸附过程被“拐点”分成两部分,这两部分均分别符合准二级动力学模型,且核内扩散为吸附的速控步骤,但不是唯一的速率控制步骤。(2)实验温度范围内(288-318 K),LS-2树脂对胺类化合物的吸附量均高于同样吸附条件下的XAD-4对胺类物质的吸附量,并且吸附量随着温度的升高而升高,当温度从318 K降低到288 K有最高的吸附量,表明可逆的物理作用与不可逆的化学作用的共存;而XAD-4树脂对胺类化合物的吸附量随着温度的升高而降低,并且从275 K升高到288 K与从318 K降低到288 K的吸附等温线是基本重合,是典型的物理作用过程。(3)两种树脂吸附胺类物质的吸附等温线均符合Freundlich模犁。
复合功能树脂LS-2由于引入了磺酸基团,大大增强了其对芳胺类化合物的亲和力,然而其比表面积还不够高(506 m<2>/g),若能进一步提高其比表面积,这样就可以保证其既有较高的吸附选择性,又可以保证其有更高的吸附量。实验合成了具有较高比表面积的含磺酸基的复合功能树脂(XH-3),并以超高交联树脂(NG-15)为参照,考察了三种芳胺化合物(同上)在XH-3的静态平衡吸附、静态吸附动力学以及动态吸附与脱附性能。研究结果表明:(1)XH-3树脂对芳胺化合物的吸附量随着温度的升高而升高,并且从318 K逐步降低到288 K时,树脂的吸附量逐渐增加,表明可逆的物理作用与不可逆的化学作用的共存,并且化学作用占主导。NG-15树脂对胺类化合物的吸附量随着温度的升高而降低,并且温度从318 K逐步降低到288 K的吸附等温线在对应的温度点基本重合,说明了典型的物理作用过程。(2)三种胺类物质在NG-15和XH-3树脂上的吸附过程分为两个不同的阶段,即吸附质首先在大孔和中孔的活性位点上发生吸附作用,再进一步扩散至微孔区并发生吸附作用直至最终平衡。(3)NG-15树脂对芳胺物质的吸附的两部分曲线均符合准一级动力学模型,而XH-3树脂的吸附动力学曲线的两部分分别符合准二级动力学模型。(4)NG-15对芳胺化合物的吸附速率受后者的溶解度的影响,进一步说明其对芳胺物质的吸附物理作用;XH-3对该类物质的吸附速率受吸附质的碱性强弱的影响,进一步说明存在化学作用并且是占主导的。(5)交联度较低的吸附剂对吸附质的吸附过程主要受到液膜扩散步骤控制,而交联度较高的吸附质主要受核内扩散步骤控制。(6)相同条件下,XH-3树脂对芳胺物质的吸附量高于NG-15,并且采用5%HCl能够对XH-3树脂进行彻底再生。