新型强碱阴离子交换树脂合成及其对硝酸根离子吸附性能的研究

摘要

硝酸盐具有致癌、致畸、致遗传变异性，饮用水中微量的硝酸盐就会危害人体健康。离子交换法因具有操作简单、效果稳定、可循环再生使用等特点，已成为去除水中硝酸盐的有效方法。为提高离子交换树脂的选择性和脱附再生性能，本论文合成了两种新型大孔强碱性阴离子交换树脂，并以普通阴离子交换树脂D201和硝酸盐专用树脂Purolite A520E（以下简称为A520E）为对比，研究了树脂对NO3-离子的脱除能力，主要内容如下:
　　(1)树脂合成与表征:以氯甲基化聚苯乙烯为母体，以N，N-二甲基正辛胺和N-乙基吗啉为功能化试剂，合成了DMOA和EMP两种新型强碱性阴离子交换树脂。通过傅立叶红外光谱、BET比表面积、平均孔径及总交换容量的分析，对两种树脂进行理化结构表征。
　　(2)树脂性能研究:静态实验结果表明，D201、A520E、DMOA和EMP四种树脂对NO3-的吸附等温线均符合Langmuir模型，在相同的温度下，树脂对NO3-离子的最大吸附容量Qm的大小顺序依次为:D201＞DMOA＞A520E＞EMP;吸附热力学分析表明，树脂对NO3-的吸附是自发进行的放热过程;树脂的吸附动力学曲线可用准二级动力学方程描述;竞争离子对树脂吸附的影响实验结果表明，在相同氯离子浓度的溶液中，树脂对NO3-离子吸附容量的大小顺序依次为:DMOA＞A520E＞D201＞EMP;在相同硫酸根离子浓度的溶液中，树脂吸附容量的大小顺序依次为DMOA＞A520E＞EMP＞D201;在氯离子和硫酸根离子共同存在的溶液中，树脂吸附容量的大小顺序依次为DMOA＞A520E＞D201＞EMP;溶液pH值的变化对树脂吸附容量的影响很小;NaCl溶液作为解吸剂对四种树脂解吸率的大小顺序为:EMP＞D201＞A520E＞DMOA。树脂对模拟地下水的动态吸附-解吸实验结果表明，DMOA树脂对NO3-的吸附选择性最佳，EMP的脱附再生性能最好，两种新型树脂均可重复使用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 硝酸盐污染现状

1．1．2 硝酸盐污染的危害

1．1．3 硝酸盐污染的来源

1．1．4 硝酸盐废水的处理方法

1．1．5 用于水中硝酸盐去除的离子交换树脂及其研究进展

1．1．6 研究意义

1．2 研究内容和目标

1．3 研究方法和路线

1．3．1 树脂合成与结构表征

1．3．2 树脂性能研究

第二章 新型强碱阴离子交换树脂的合成及表征

2．1 实验仪器和试剂

2．1．1 实验仪器与设备

2．1．2 实验试剂

2．2 实验方法

2．2．1 树脂合成实验

2．2．2 树脂的结构表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 傅立叶红外光谱(FT-IR)

2．3．2 树脂的理化性质

2．4 本章小结

第三章 新型强碱阴离子交换树脂的静态吸附行为研究

3．1 实验仪器与试剂

3．1．1 实验仪器

3．1．2 实验试剂

3．2 实验方法

3．2．1 标准曲线

3．2．2 吸附等温线

3．2．3 吸附热力学

3．2．4 吸附动力学

3．2．5 吸附选择性

3．2．6 溶液pH对树脂暇附性能的影响

3．2．7 静态解吸实验

3．3 结果与讨论

3．3．1 标准曲线

3．3．2 吸附等温线

3．3．3 吸附热力学

3．3．4 吸附动力学

3．3．5 选择性实验

3．3．6 溶液pH对树脂吸附性能的影响

3．3．7 静态解吸实验

3．4 本章小结

第四章 新型阴离子交换树脂的动态实验研究

4．1 实验方法

4．2 实验结果与讨论

4．2．1 硝酸盐水溶液中树脂对NO3-的动态吸附-解吸实验

4．2．2 模拟地下水中树脂对NO3-的动态吸附-解吸实验

4．3 本章小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果

致谢