离子交换树脂对阴离子表面活性剂吸附行为研究

摘要

本文分别采用二环己胺、哌啶、哌嗪为功能化试剂，合成了三种聚苯乙烯系弱碱性阴离子交换树脂SZ-1、SZ-2和SZ-3，并通过红外光谱和BET技术对树脂进行了理化表征。以商品化树脂D301为参比，研究了树脂对三种阴离子表面活性剂的静态与动态吸附行为，并筛选出最佳脱附剂，研究了静态与动态脱附行为，并对两种常见无机盐(NaCl、Na2SO4)与阴离子表面活性剂共存时树腊吸附行为进行了探讨，分析了树脂的吸附选择性。主要结论有:
　　(1)树脂对三种阴离子表面活性剂的吸附符合Langmuir等温方程(R2＞0.99)，均属于优惠吸附;四种树脂对BA的吸附量大小顺序为SZ-2＞D301＞SZ-3＞SZ-1，对SDS的吸附量大小顺序为SZ-2＞D301＞SZ-1≈SZ-3;288K及303K下，四种树脂的吸附量大小顺序为D301＞SZ-2＞SZ-1＞SZ-3，318K时，吸附量顺序变为SZ-2＞D301＞SZ-3＞SZ-1;四种树脂对BA的吸附以离子交换作用为主，对SDS和SDBS的吸附为疏水作用和离子交换协同作用;
　　(2)吸附过程均能够自发进行;四种树脂对BA的吸附为放热过程，低温有利于吸附;对SDS和SDBS的吸附为吸热过程，高温有利于吸附;吸附熵变ΔS均为正值，反应后系统混乱度有所增加;
　　(3) NaCl或Na2SO4的加入导致四种树脂对BA的吸附量下降;NaCl对SZ-1、SZ-2和SZ-3树脂吸附BA的影响强于Na2SO4，而NaCl和Na2SO4对D301吸附的影响均较大;随着无机盐浓度的增加，D301对SDBS的吸附量持续减少，SZ-1、SZ-2和SZ-3对SDBS的吸附量变化则为先减小后增加;
　　(4)树脂吸附BA、SDS和SDBS动力学符合准二级动力学模型(R2＞0.98）;颗粒扩散过程决定了吸附的快慢;
　　(5)树脂吸附BA和SDBS后的最佳脱附剂分别为3％的NaCl水溶液和3％NaCl乙醇/水(50/50)溶液;对于吸附BA后的树脂脱附，SZ-2和D301在80分钟左右即达到最大脱附率，SZ-1和SZ-3则需要300分钟左右:对于吸附SDBS树脂的脱附，D301能在25分钟左右完成脱附，而其他三种树脂则需要250～300分钟，最终脱附率均可达到80％左右;
　　(6)动态实验中，SZ-1对BA的吸附和SZ-2对SDBS的吸附效果明显好于D301;SZ-1的脱附率与D301相当，SZ-2的脱附性能优于D301。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 阴离子表面活性剂简介

1．2 阴离子表面活性剂废水处理方法研究现状

1．2．1 生物法

1．2．2 高级氧化法

1．2．3 物理化学法

1．2．4 小结

1．3 树脂吸附基本理论

1．3．1 基本原理

1．3．2 吸附等温线相关理论

1．3．3 吸附热力学相关理论

1．3．4 吸附动力学相关理论

1．4 课题研究的目的、意义和主要内容

1．4．1 课题研究的目的和意义

1．4．2 课题研究的内容与方法

1．4．3 技术路线图

第二章 弱碱性阴离子交换树脂的合成与表征

2．1 树脂的合成

2．1．1 药品与仪器

2．1．2 合成路线

2．1．3 树脂的预处理

2．2 测试与表征

2．2．1 交换容量测定

2．2．2 红外光谱相关特性

2．2．3 BET相关特性

2．3 分析结果

第三章 弱碱性阴离子交换树脂的吸附实验方法

3．1 药品与仪器

3．1．1 实验药品

3．1．2 实验仪器

3．2 分析方法

3．3 pH对吸附的影响

3．4 静态吸附实验

3．4．1 吸附等温线

3．4．2 无机盐对吸附的影响

3．4．3 吸附动力学

3．5 静态脱附实验

3．5．1 脱附剂的选择

3．5．2 脱附动力学

3．6 动态吸附与脱附

第四章 弱碱性阴离子交换树脂的吸附行为研究

4．1 pH对吸附的影响分析

4．2 吸附等温线分析

4．3 吸附热力学分析

4．4 无机盐对吸附影响分析

4．4．1 NaCl对吸附影响

4．4．2 Na2SO4对吸附影响

4．4．3 选择性分析

4．5 静态吸附动力学分析

4．5．1 吸附动力学结果

4．5．2 吸附动力学机理与模型

4．6 静态脱附结果分析

4．6．1 脱附剂的选择

4．6．2 脱附动力学分析

4．7 动态实验结果分析

第五章 结论与展望

5．1 本文结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表论文