β-环糊精聚合物对双酚酸的吸附性能研究

来源 :辽宁石油化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:loveway
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在经济全球化的当代社会,发展经济必然伴随着能源的消耗,倡导绿色发展的今天已不再允许发展走先污染后治理的老路。因此双酚酸(DPA)作为一种新型生物基平台化合物在合成高分子材料领域正逐渐取代双酚A(BPA)的位置,例如合成各种聚酯、阻燃剂和涂料等等。然而未经处理的含DPA废水任意排放同样也会对环境造成危害。β-环糊精(β-CD)因其特有的亲水性外表面和疏水性内部空腔,被用作吸附剂处理水溶液中的污染物屡见报道,因而本研究以β-CD为原料,在碱性条件下与环氧氯丙烷聚合,研制出一种新型β-环糊精/环氧氯丙烷共聚物吸附剂(β-CDP),并进一步赋予磁性,研制出新的磁性吸附剂(β-CDP@Fe3O4),最后一同讨论两种吸附剂处理DPA的性能差异。经过Fe3O4改性的磁性β-CDP@Fe3O4吸附剂比表面积增大,在固定床吸附过程中床层阻力减小,更有利于动态吸附性能考察。研究分析表明,两种β-环糊精聚合物用于吸附DPA性能良好,两种聚合物处理DPA不需对DPA溶液的pH值进行调节。β-CDP吸附DPA在其质量比为12.5:1时处于最优性价比,该进程满足准二级动力学模型,可同时使用Langmuir和Freundlich两种吸附等温线描述,热力学性能证明了β-CDP对DPA的吸附过程为自发且放热的过程。β-CDP@Fe3O4对DPA的静态最佳吸附条件为0.10 g吸附剂吸附200 mg/L DPA,吸附时间为270 min,此时的吸附量和吸附率分别为81.9 mg/g和81.9%,吸附同样可用准二级动力学模型描述。β-CDP@Fe3O4对DPA的动态最佳吸附条件为0.1020 g吸附剂在20 h-1的液时空速下吸附150 mg/L DPA,此时,达到吸附穿透和吸附饱和所需吸附时间分别为23 h和55 h,该实验进程可用Thomas模型预测最大吸附量和Yoon-Nelson模型预测达到吸附半饱和时间。β-CDP和β-CDP@Fe3O4吸附DPA的再生性能优良,静态再生分别进行6次吸附-解吸循环,β-CDP@Fe3O4对DPA动态再生进行了3次吸附-解吸循环,吸附剂的吸附性能在误差范围内变化,证明吸附性能良好。β-CDP和β-CDP@Fe3O4对DPA吸附机理无独有偶,大致可分为膜扩散阶段、层间扩散阶段和动态平衡三个阶段。膜扩散阶段通过氢键作用反应迅速;层间扩散阶段由疏水作用控制,速率缓慢,控制整个吸附速率;动态平衡阶段体系内为动态平衡。
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