超高交联吸附剂对苯基联氨化合物的吸附行为及在废水处理中的应用研究
发布时间：2020-07-18 21:31
【摘要】：苯基联氨(苯肼)类化合物是重要的精细化工中间体,在生产过程中产生大量高浓度难降解的有机废水,对这类芳香胺类有机废水的治理和资源化历来是工业废水处理中的难题。虽然目前化工废水处理技术发展迅速,但对这类高浓度有机工业废水的有效治理,仍然是环境领域十分艰巨的任务。近年来,我国在树脂法处理高浓度有机化工废水及资源化技术的开发和应用方面取得了较大进展,各种新型吸附剂的合成和应用已成为环保领域十分活跃的研究方向之一。本文针对苯肼类化合物的物理和化学特性,选用江苏南大戈德环保科技有限公司开发的NG-99 和NG-100 超高交联吸附树脂,首先较系统地研究了苯肼、N-甲基苯肼、N-乙酰基苯肼及对甲苯肼等四种苯基联氨化合物在大孔及超高交联吸附剂上的吸附热力学和动力学行为;在此基础上,研究苯肼生产废水的治理与资源化技术,成功开发了树脂吸附法处理苯肼硫酸盐废水及资源化工艺。 本文主要研究内容与结论如下: 氨基修饰的国产NG-99超高交联吸附树脂和羰基修饰的国产NG-100超高交联吸附树脂对苯肼、N-甲基苯肼、N-乙酰基苯肼及对甲苯肼的吸附性能优于美国生产的Amberlite XAD-4 大孔吸附树脂。热力学研究表明,四种苯肼类化合物在三种吸附剂上的吸附等温线符合Langmuir 和Freundlich 方程。吸附等温方程的相关系数R 都大于0.98;Freundlich 方程中的指数因子n1,属优惠吸附。 在相同平衡浓度下, 四种苯肼类化合物在NG-99 和NG-100 树脂上的吸附容量(Qe)比XAD-4 树脂大20~70%。其中,NG-100 树脂的吸附量最大,NG-99次之,而XAD-4 最小,其吸附量大小顺序为:对甲苯肼1-甲苯肼苯肼乙酰苯肼。试验表明,低温有利于吸附,说明苯肼类化合物在三种吸附剂上的吸附主要是物理吸附过程。 NG-99 和NG-100 超高交联吸附剂中的微孔结构(微孔面积分别为463.3 m~2/g 和561.3 m~2/g)和骨架上的极性基团有利于对苯肼类化合物的吸附作用,是导致其吸附量高于大孔吸附树脂Amberlite XAD-4 的主要因素。在同一吸附剂上,造成吸附量不同的主要原因是吸附质疏水性和结构上的差异。对芳香化合物吸附质而言,分子结构中带有供电基团的吸附质有利于增强其与吸附剂之间的π-π作用;而分子结构中含有吸电子基团的化合物,有削弱π-π作用的趋势。这些综合因素导致各吸附质在同一吸附剂上吸附量的差别。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：X703.5
【图文】：
图 2.3 Amberlite XAD-4 与 NG-100 及 NG-99 树脂红外光谱比较Figure 2.3 Comparison of the infrared spectra of Amberlite XAD-4 with NG-100and NG-99 resins2.3.2 平衡吸附等温线2.3.2.1 吸附等温线拟合在 298 K 时，苯肼(PH)、1-甲基苯肼(1-MPH)、乙酰苯肼(1-APH)和对甲苯肼(p-MPH)在不同吸附树脂上的吸附等温线比较见图 2.4a~d。由图 2.4 可知，四种苯肼类化合物在 NG-100 树脂上的吸附量最大，NG-99 次之，而在 XAD-4 上的吸附量最小。由于 XAD-4 树脂是 Amberlite 系列大孔吸附树脂中对芳香化合物吸附作用较佳的一种吸附剂[34]，由此说明，本文中两种超高交联吸附树脂的吸附性能都明显优于大孔吸附树脂。在 283, 298 和 313 K 时，苯肼在 XAD-4、NG-99 和 NG-100 三种树脂上的吸附等温线分别如图 2.5a~c 所示。由图 2.5 可知，温度升高吸附量有所降低，说明
3 超高交联吸附树脂处理苯肼生产废水滤时的 pH 应控制在 5.0~6.5 为宜，以保证其良好的过滤性能，抗钠应添加在调节好 pH（6.5~7.0）后的上柱液中。本试验中，用内m 的带夹套玻璃吸附柱作动态吸附试验，内装经简单预处理后的 20BV=20 mL），废水在室温下以一定流量自上而下通过树脂床层，取段吸附出水的 CODCr值。废水动态单柱吸附实验装置见图 3.3，双验装置见图 3.4。在双柱串联吸附操作时，吸附柱有首尾柱之分，结束后，首柱脱附，再生柱作下批吸附的尾柱。
首柱脱附，再生柱作下批吸附的尾柱。图 3.3 动态吸附（单柱）处理苯肼生产废水试验装置示意图Figure 3.3 Sketch map of the test device for treating the wastewaters from PHproduction by dynamic single-column adsorption
本文编号：2761452
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：X703.5
【图文】：
图 2.3 Amberlite XAD-4 与 NG-100 及 NG-99 树脂红外光谱比较Figure 2.3 Comparison of the infrared spectra of Amberlite XAD-4 with NG-100and NG-99 resins2.3.2 平衡吸附等温线2.3.2.1 吸附等温线拟合在 298 K 时，苯肼(PH)、1-甲基苯肼(1-MPH)、乙酰苯肼(1-APH)和对甲苯肼(p-MPH)在不同吸附树脂上的吸附等温线比较见图 2.4a~d。由图 2.4 可知，四种苯肼类化合物在 NG-100 树脂上的吸附量最大，NG-99 次之，而在 XAD-4 上的吸附量最小。由于 XAD-4 树脂是 Amberlite 系列大孔吸附树脂中对芳香化合物吸附作用较佳的一种吸附剂[34]，由此说明，本文中两种超高交联吸附树脂的吸附性能都明显优于大孔吸附树脂。在 283, 298 和 313 K 时，苯肼在 XAD-4、NG-99 和 NG-100 三种树脂上的吸附等温线分别如图 2.5a~c 所示。由图 2.5 可知，温度升高吸附量有所降低，说明
3 超高交联吸附树脂处理苯肼生产废水滤时的 pH 应控制在 5.0~6.5 为宜，以保证其良好的过滤性能，抗钠应添加在调节好 pH（6.5~7.0）后的上柱液中。本试验中，用内m 的带夹套玻璃吸附柱作动态吸附试验，内装经简单预处理后的 20BV=20 mL），废水在室温下以一定流量自上而下通过树脂床层，取段吸附出水的 CODCr值。废水动态单柱吸附实验装置见图 3.3，双验装置见图 3.4。在双柱串联吸附操作时，吸附柱有首尾柱之分，结束后，首柱脱附，再生柱作下批吸附的尾柱。
首柱脱附，再生柱作下批吸附的尾柱。图 3.3 动态吸附（单柱）处理苯肼生产废水试验装置示意图Figure 3.3 Sketch map of the test device for treating the wastewaters from PHproduction by dynamic single-column adsorption
【引证文献】
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本文编号：2761452
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