大孔型树脂对炼化废水中硫酸盐的吸附性能及其改性研究

摘要

近年来，我国石油化工行业发展迅速，炼化企业规模和加工深度不断扩大提升，加工原油种类也向高硫、高酸、重质等劣质化方向发展。在这样的大背景下，排入污水处理场的废水成分变得越来越复杂，高浓度硫酸盐废水对后续废水处理过程等带来的威胁，也逐渐引起关注。本文针对炼化废水的水质特点，选取大孔型离子交换树脂吸附法脱除炼化废水中的硫酸盐，通过静态吸附实验、动态吸附实验和锆负载改性探究实验，研究离子交换树脂的硫酸根吸附性能和吸附机理，并在此基础上通过锆负载改性树脂的制备，实现改性树脂吸附容量的明显提高。主要结论有： （1）大孔型树脂在炼化硫酸盐废水处理中，较凝胶型树脂性能表现更稳定，D201树脂以高吸附容量和稳定性优势明显，受不同实验条件影响遵循一般规律；脱附过程不可逆，无明显规律，以化学吸附为主；树脂再生性能好；（2）D201树脂吸附SO42-过程符合准二级动力学模型，理论平衡吸附量qe'=63.29 mg/g；控速步骤为液膜扩散，液膜扩散常数k=0.1623；Langmuir等温式对实验数据的拟合度较好，为单分子层吸附，优惠吸附，吸附为吸热过程；D201 树脂为非晶结构，表面带有很大的活性，并存有微细孔和大网孔，呈无序状态，较大孔径达200～300nm，饱和吸附SO42-后孔道变得清晰，表面更加平整，树脂结构中出现强峰磺酸基 SO3H—特征峰；（3）D201树脂对SO42-的动态吸附性能遵循一般树脂的规律，受吸附柱径高比和进水流速的影响较明显，最大动态吸附容量为299.55mg(SO42-)/ mL(树脂)；（4）改性振荡反应时间为1h，树脂/锆剂量比为6时，Zr-D201改性树脂的SO42-吸附量最高可达86.3 mg/g，较原树脂D201提高了38%，Zr4+负载量为48.39%，且反应过程无泄漏发生；表征分析结果表明Zr-D201具有更大的比表面积、孔径和孔容，锆负载剂成功负载到树脂结构中，且仍为非晶结构，具有更大的吸附能力。

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