1、離子交換樹(shù)脂對(duì)染料的吸附離子交換樹(shù)脂對(duì)染料的吸附學(xué)校：安徽工程大學(xué)學(xué)院：生物與化學(xué)工程學(xué)院班級(jí)：化學(xué)工程與工藝101參賽人員：孫書(shū)政、劉儀林鵬雄、胡偉、沈杜君目錄一、 前言-3二、 團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介-4-5三、 擬采取的研究方法和進(jìn)度安排-6四、 基礎(chǔ)階段1、 離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)及基本交換原理-7-132、 染料的基本知識(shí)-14-19五、 試驗(yàn)階段-20-261、 儀器與試劑2、 樹(shù)脂合成3、 靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)4、 樹(shù)脂對(duì)陽(yáng)離子艷紅的吸附動(dòng)力學(xué)性能5、 染料含量的測(cè)定6、 染料濃度對(duì)樹(shù)脂吸附量的影響7、 溫度對(duì)樹(shù)脂吸附效果的影響8、 酸度對(duì)樹(shù)脂吸附效果的影響9、 原始濃度對(duì)樹(shù)脂吸附效果的影響六、 結(jié)論-2

2、7七、 總結(jié)-28-29前言本次試驗(yàn)的研究主要目的就是關(guān)于染料吸附，由于染料廢水具有成分復(fù)雜"毒性強(qiáng)"色度深"有機(jī)物和無(wú)機(jī)鹽的濃度高" 難以生化降解等特點(diǎn)!一直是廢水處理的難點(diǎn)!所以染料廢水的治理是化工環(huán)保行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。目前比較成熟的處理方法中以生化法最為常見(jiàn)! 也有一些方法采取物化處理"化學(xué)處理或多種處理方法的組合工藝，這里就不多做介紹了。我們這次主要研究的就是吸附法，吸附法以其能夠選擇性地富集某些化合物的特性在廢水處理領(lǐng)域有著特殊的地位，我們常用的吸附劑有活性炭、樹(shù)脂和其他一些吸附材料。其實(shí)這次科研的課題是“ 離子交換樹(shù)脂對(duì)染料的吸附”，

3、這個(gè)課題是老師當(dāng)時(shí)想出來(lái)給我們的，他對(duì)我們說(shuō)樹(shù)脂對(duì)染料的吸附這個(gè)課題不知道有沒(méi)有人做，就算有人做也只有少數(shù)人做。其實(shí)他的原理還是比較簡(jiǎn)單的，這里做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，木質(zhì)素磺酸鹽主要源于亞硫酸鹽制漿的蒸煮廢液, 部分保留原本木質(zhì)素的大分子骨架和基本的功能基團(tuán)。結(jié)構(gòu)中的磺酸基具有很強(qiáng)的離子交換能力, 酚羥基、醇羥基、羧基、磺酸基等則為弱酸性離子交換基團(tuán), 羰基等均有一定的螯合能力, 因而木質(zhì)素磺酸鹽具有一定的離子交換與吸附能力, 通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)可得到既有高分子結(jié)構(gòu), 又有可電離的磺酸基、羥基和羧基等多種交換基團(tuán)的離子交換樹(shù)脂。而且該樹(shù)脂合成工藝簡(jiǎn)單, 成本較低, 對(duì)陽(yáng)離子染料的吸附性能優(yōu)良, 因而具有很

4、好的應(yīng)用前景。我們團(tuán)隊(duì)在老師的指導(dǎo)開(kāi)始我們課題的專項(xiàng)研究，希望能對(duì)大家?guī)?lái)影響。團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介班級(jí)：化學(xué)工程與工藝101學(xué)號(hào)：3100404107姓名：孫書(shū)政在本項(xiàng)目中分工：項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，總體設(shè)計(jì)和管理座右銘：未曾清貧難成人，不經(jīng)打擊老天真。 班級(jí)：化學(xué)工程與工藝101學(xué)號(hào)：3100404107姓名：劉儀在本項(xiàng)目中分工：文件檢索及技術(shù)指導(dǎo)座右銘：自古英雄出煉獄，從來(lái)富貴入凡塵。班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化102學(xué)號(hào)：3100404128姓名：林鵬雄在本項(xiàng)目中分工：參與實(shí)驗(yàn)及研究報(bào)告撰寫(xiě)座右銘：用經(jīng)營(yíng)的理念,激活自己的每一天。班級(jí)：化學(xué)工程與工藝101學(xué)號(hào)：3100404135姓名：胡偉在本項(xiàng)目中分工：

5、參與實(shí)驗(yàn)及研究報(bào)告撰寫(xiě)座右銘：路漫漫其修遠(yuǎn)兮,吾將上下而求索班級(jí)：化學(xué)工程與工藝101學(xué)號(hào)：3100404121姓名：沈杜君在本項(xiàng)目中分工：參與實(shí)驗(yàn)及研究報(bào)告撰寫(xiě)座右銘：學(xué)無(wú)止境，積極探索。擬采取的研究方法和進(jìn)度安排在確定我們的科研課題之后，我們的指導(dǎo)老師就要求我們?cè)趲滋靸?nèi)了解離子交換樹(shù)脂和染料的基本特征。之后我們小組就開(kāi)了一個(gè)簡(jiǎn)短的會(huì)議，對(duì)接下來(lái)的研究方法和精度安排做了一個(gè)簡(jiǎn)單的討論。立定了以下的安排計(jì)劃步驟一、首先研究離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)及基本交換原理，了解離子交換樹(shù)脂的基本特性，方便接下來(lái)的繼續(xù)研究。此步驟大概占總研究時(shí)間的六分之一。步驟二、了解染料的基本結(jié)構(gòu)及特性，深入了解染料的脫色過(guò)程

6、及原理。此步驟大概占總研究時(shí)間的六分之一。步驟三、基本的實(shí)驗(yàn)過(guò)程1、研究離子交換樹(shù)脂是否能對(duì)染料進(jìn)行吸附。2、一定濃度的離子交換樹(shù)脂對(duì)不同濃度的染料吸附情況。 3、不同濃度的離子交換樹(shù)脂對(duì)一定濃度的染料的吸附情況此步驟時(shí)間較長(zhǎng)，占總研究時(shí)間的二分之一。步驟三、數(shù)據(jù)整理及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)。占總時(shí)長(zhǎng)的六分之一。接下來(lái)就進(jìn)入我們團(tuán)隊(duì)的具體實(shí)施階段吧。離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)及基本交換原理 我們小組通過(guò)在圖書(shū)館查閱有關(guān)方面的書(shū)籍和上網(wǎng)查閱資料，整理出了離子交換樹(shù)脂的一些基本特征。一、離子 交 換 劑 的 分 類 天然 海綠砂 無(wú)機(jī)質(zhì) 人造 合成沸石離子交換劑 碳質(zhì) 磺化煤 強(qiáng)酸性 磺酸基(-SO3H) 陽(yáng)離子

7、型 有機(jī)質(zhì) 弱酸性 羧酸基（COOH） 強(qiáng)堿性 型 -N(-CH3)3OH 離子交換樹(shù)脂 陰離子型 型 N(CH3)2OH 弱堿性 （(NH3)OH、（NH2）OH 或 （NH）OH 其他氧化還原型、有機(jī)物清除除型等二、離 子 交 換 劑 的 結(jié) 構(gòu) 及 類 型離子交換樹(shù)脂屬于高分子化合物，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜.離子交換劑的結(jié)構(gòu)可以被區(qū)分為兩個(gè)部分：一部分具有高分子的結(jié)構(gòu)形式，稱為離子交換劑的骨架；另一部分是帶有可交換離子的基團(tuán)（稱為活性集團(tuán)），它們化合在高分子骨架上.所謂“骨架”，是因?yàn)樗哂旋嫶蟮目臻g結(jié)構(gòu)，支持著整個(gè)化合物，正象動(dòng)物的骨架支持著肌體一樣，從化學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，它是一種不溶于水的高分子化

8、合物，現(xiàn)將常用離子交換劑的簡(jiǎn)單介紹如下。 （圖為樹(shù)脂的顯微鏡下的形態(tài)） 苯乙烯系離子交換樹(shù)脂苯乙烯系是現(xiàn)在我國(guó)電廠用得最廣泛的一種，其制造工藝的第一步是用苯乙烯和二乙烯苯進(jìn)行共聚。工業(yè)用二乙烯苯常常是它的各種異構(gòu)體（約4055）和乙基乙烯的混合物。所以在聚合時(shí)，實(shí)際上這些組成物均聚合在高分子內(nèi)。由于在一個(gè)二乙烯苯的分子上有兩個(gè)可以聚合的乙烯基，它可以將兩個(gè)苯乙烯聚合鍵交聯(lián)起來(lái)，所以二乙烯苯稱為架橋物質(zhì)。在市場(chǎng)上買到的離子交換樹(shù)脂所標(biāo)稱的交聯(lián)度（簡(jiǎn)寫(xiě)為DVB），就是指聚合時(shí)所用二乙烯苯的質(zhì)量占苯乙烯總質(zhì)量的百分率。交聯(lián)度的大小對(duì)聚合體的性能有很大的影響。最顯著的影響是它的機(jī)械強(qiáng)度和密度是隨交聯(lián)度

9、的增大而加大的。現(xiàn)在，由于水處理工藝的需要，常在合成離子交換樹(shù)脂時(shí)直接制成小球狀。這種小球是將單體放在水溶液中，使其在懸浮狀態(tài)下聚合而成。由苯乙烯和二乙烯苯制得的是高分子化合物聚苯乙烯，還沒(méi)有可交換離子的基團(tuán)，是半成品，稱為白球。當(dāng)將還些白球作進(jìn)一步處理，引入帶有可交換離子的基團(tuán)后，即可得陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。 苯乙烯系磺酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。如將白球用濃硫酸處理，引入活性基團(tuán)SO3H，則可制得磺酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。 苯乙烯系陰離子交換樹(shù)脂。它的制造方法是先將聚苯乙烯氯甲基化，然后胺化。氯甲基化的方法為用無(wú)水氯化鋁或氧化鋅為催化劑，用氯甲醚處理（稱為傅氏反應(yīng)）。如用叔胺處理此反應(yīng)產(chǎn)物，即得季銨型強(qiáng)

10、堿性陰離子交換劑，如用仲胺或伯胺處理，則生成的是弱堿性陰離子交換樹(shù)脂。 強(qiáng)堿性陰離子交換劑分型和型。型是用三甲胺(CH3)3N胺化而得, 型則是用二甲基乙醇基胺(CH3)2NC2H4OH胺化而得。型的堿性比型強(qiáng)，型的交換容量比型的大。 丙烯酸系離子交換樹(shù)脂 丙烯酸系樹(shù)脂的基體是由丙烯酸甲酯（或甲基丙烯酸甲酯）和二乙烯苯共聚而成。 丙烯酸系羧酸樹(shù)脂。當(dāng)將上述基體進(jìn)行水解時(shí)，就可獲得丙烯酸系羧樹(shù)脂。羧酸型樹(shù)脂是弱酸性陽(yáng)離子交換劑。 丙烯酸系陰離子交換樹(shù)脂。當(dāng)將上述基體用多胺進(jìn)行胺化時(shí)，就可獲得丙烯酸系陰離子交換樹(shù)脂。這樣制得的產(chǎn)品是弱堿性。因?yàn)樗拿恳粋€(gè)活性基團(tuán)中有一個(gè)仲胺基和一個(gè)伯胺基，故其交換

11、容量很大。 除了以上兩種樹(shù)脂外，基于基體組成的不同，還有酚醛型和環(huán)氧型等多種離子交換樹(shù)脂。（圖為樹(shù)脂實(shí)體形態(tài)） 三、樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)類型 用普通聚合法制成的離子樹(shù)脂都是由許多不規(guī)則的網(wǎng)狀高分子構(gòu)成的，類似凝膠，故稱凝膠型樹(shù)脂。這種樹(shù)脂的缺點(diǎn)是，抗氧化性和機(jī)械強(qiáng)度差，易受有機(jī)物污染等，所以后來(lái)又發(fā)展了許多其他類型的離子交換樹(shù)脂，現(xiàn)分述如下： 大孔型樹(shù)脂（MR型樹(shù)脂）大孔型樹(shù)脂是在本世紀(jì)50年代末制成的。因其孔眼比凝膠型的大得多而得名。普通凝膠型樹(shù)脂的孔眼孔徑平均為12nm，而大孔型的孔徑在20100nm以上。凝膠型樹(shù)脂的孔眼由高分子鏈和交聯(lián)劑相鍵合而形成，這些孔眼不是其原有的，而是當(dāng)它浸入水中時(shí)，由于

12、活性基團(tuán)發(fā)生水化而顯示出來(lái)的。大孔型樹(shù)脂實(shí)際上由許多小塊凝膠型樹(shù)脂所構(gòu)成，孔眼存在于這些小塊凝膠之間。不論是干的或濕的樹(shù)脂，這些孔眼都可用電子顯微鏡看到。 實(shí)際上，由于大孔型樹(shù)脂中的孔大，離子交換反應(yīng)的速度加快，而且能抗有機(jī)物的污染（因?yàn)楸唤亓舻挠袡C(jī)物容易在再生時(shí)通過(guò)這些孔道除去）。大孔型樹(shù)脂的缺點(diǎn)是交換容量較低，再生時(shí)酸、堿的用量較大和售價(jià)較貴等。 第二代大孔型樹(shù)脂這是在上述第一代大孔樹(shù)脂基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新品種。它是由小塊凝膠型樹(shù)脂構(gòu)成的大孔型樹(shù)脂，但在其制造過(guò)程中，孔眼的大小和孔隙度的多少都加以控制，使它們更符合實(shí)際應(yīng)用的要求。它的孔徑比第一代大孔型樹(shù)脂的小，孔隙率也較?。?%20%），

13、第一代大孔型樹(shù)脂的孔隙率通常為30%)。這種新樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)是與凝膠型樹(shù)脂有相近的交換容量，有較快的反應(yīng)速度，有比第一代大孔型樹(shù)脂更好的物理性能、抗污染性能和抗?jié)B透沖擊性能等。（上圖為某樹(shù)脂的立體結(jié)構(gòu)） 超凝膠型樹(shù)脂普通凝膠型樹(shù)脂有機(jī)械強(qiáng)度較差的缺點(diǎn)，其原因是苯乙烯和二乙烯苯進(jìn)行聚合反應(yīng)時(shí)，通常是二乙烯苯首先反應(yīng)完了，隨后進(jìn)行單獨(dú)的苯乙烯分子間的聚合。此時(shí)，聚合成的是線型高分子，機(jī)械強(qiáng)度較差，這是凝膠型樹(shù)脂的薄弱環(huán)節(jié)。在超凝膠型樹(shù)脂的制造過(guò)程中，設(shè)法控制好苯乙烯和二乙烯苯之間的反應(yīng)速度，不使產(chǎn)生單獨(dú)由苯乙烯本身分子間產(chǎn)生聚合反應(yīng)。這樣制得的樹(shù)脂機(jī)械強(qiáng)度較好，可以與大孔樹(shù)脂相比，價(jià)格和凝膠型樹(shù)脂相近

14、或相同。 均孔型強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂此種樹(shù)脂可防止有機(jī)物中毒，它是基于以下原理制?。簶?shù)脂的有機(jī)物中毒原因之一是交聯(lián)得不均勻，如果使交聯(lián)均勻，所有孔眼的大小相近，在樹(shù)脂內(nèi)部不再有緊密區(qū)，樹(shù)脂就不會(huì)中毒，但用二乙烯苯作交聯(lián)劑時(shí)，由于苯乙烯和二乙烯苯是兩種不同單體，所以聚合引起的不均勻性是不可避免的。因此，在制取均孔型樹(shù)脂時(shí)不用二乙烯苯作交聯(lián)劑，而是在引入氯甲基時(shí)，利用傅氏反應(yīng)的副反應(yīng)，使樹(shù)脂骨架上的氯甲基和鄰近的苯環(huán)間和忝亞甲基橋。這種交聯(lián)不會(huì)集攏在一起，網(wǎng)孔較均勻，故稱均孔型（也可稱為等孔型）。均孔型樹(shù)脂對(duì)有機(jī)物的吸著是可逆的，所以不會(huì)被污染。四 、離子 交 換 原 理關(guān)于離子交換過(guò)程的機(jī)理很多，其中，

15、最適于水處理工藝的，是將離子交換樹(shù)脂看作具有膠體型結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，這種上觀點(diǎn)認(rèn)為，在離子交換樹(shù)脂的高分子表面上有許多和膠體表面相似的雙電層。也就是說(shuō)這里有兩層離子，緊鄰高分子表面的一層離子稱為內(nèi)層離子，在其外面是一層符號(hào)相反的離子層。與膠體的命名法相似，我們常把和內(nèi)層離子符號(hào)相同的離子稱作同離子，符號(hào)相反的稱反離子。所以離子交換就是樹(shù)脂中原有反離子和溶液中它種反離子相互交換位置。 根據(jù)膠體結(jié)構(gòu)的概念，雙電層中的反離子按其活動(dòng)性的大小可劃分為固定層和擴(kuò)散層。那些活動(dòng)性能差，緊緊地被吸附在高分子表面的離子層，稱為固定層，在其外側(cè)，那些活動(dòng)性較大，向溶液中逐漸擴(kuò)散的反離子層，稱為擴(kuò)散層，因?yàn)檫@些反離子像

16、地球上的大氣一樣，籠罩在高分子表面上，故又稱為離子氛。內(nèi)層離子依靠化學(xué)鍵結(jié)合在高分子的骨架上，固定層中的反離子依靠異電荷的吸引力被固定著。而在擴(kuò)散層中的反離子，由于受到異電荷的吸引力較小，熱運(yùn)動(dòng)比較顯著，所以這些反離子有自高分子表面向溶液中漸漸擴(kuò)散的現(xiàn)象。當(dāng)離子交換劑遇到含有電解質(zhì)的水溶液時(shí)，電解質(zhì)對(duì)其雙電層有以下幾種作用： 交換作用。擴(kuò)散層中反離子在溶液中的活動(dòng)較自由，離子交換主要在此種反離子和溶液中其它反離子之間進(jìn)行，但并不局限于此。因動(dòng)平衡的關(guān)系，溶液中的反離子會(huì)先交換至擴(kuò)散層，然后再與固定層中的反離子互換位置。在擴(kuò)散層中處于不同位置離子的能量是不相等的，那些和內(nèi)層離得最遠(yuǎn)的反離子能量最

17、大，因此它們最活潑，最易和其他反離子交換；和內(nèi)層離得較近的反離子能量最小，活動(dòng)性較差。這和多元酸或多元堿的多級(jí)電離情況相似。 壓縮作用。當(dāng)溶液中鹽類濃度增大時(shí)，可以使擴(kuò)散層壓縮，從而使擴(kuò)散層中部分反離子變成固定層中的反離子，擴(kuò)散層的活動(dòng)范圍變小。這說(shuō)明了為什么當(dāng)再生溶液的濃度太大時(shí)，不僅不能提高再生效果，有時(shí)反使再生效果降低。染料的基本知識(shí)染料是指在一定介質(zhì)中，能使纖維或其他物質(zhì)牢固著色的化合物。我們介紹的染料和顏料只限于有機(jī)化合物。古代染料取自動(dòng)植物。目前，染料已不只限于紡織物的染色和印花，它在油漆、塑料、紙張、皮革、光電通訊、食品等許多部門得以應(yīng)用。 染料的分類染料的分類方法有三種：按來(lái)源

18、劃分（天然和合成染料）、按應(yīng)用性能劃分、按化學(xué)結(jié)構(gòu)劃分。常用后兩種分類方法。染料按應(yīng)用性能分為以下幾類：1.直接染料 該類染料與纖維分子之間以范德化力和氫鍵相結(jié)合，分子中含有磺酸基、羧基而溶于水，在水中以陰離子形式存在，可使纖維直接染色。2.酸性染料 在酸性介質(zhì)中，染料分子內(nèi)所含的磺酸基、羧基與蛋白纖維分子中的氨基以離子鍵相合，主要用于蛋白纖維（羊毛、蠶絲、皮革）的染色。3.分散染料 該類染料水溶性小，染色時(shí)借助分散劑呈分散狀態(tài)而使疏水性纖維（滌綸、錦綸等）染色。4.活性染料 染料分子中存在能與纖維分子的羥基、氨基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán)。通過(guò)與纖維成共價(jià)鍵而使纖維著色。又稱反應(yīng)染料。主要用于棉、麻

19、、合成纖維的染色，也可用于蛋白纖維的著色。5.還原染料 有不溶和可溶于水兩種。不溶性染料在堿性溶液中還原成可溶性，染色再經(jīng)過(guò)氧化使其在纖維上恢復(fù)其不溶性而使纖維著色。可溶性則省去還原一步。該類染料主要用于纖維素纖維的染色和印花。6.陽(yáng)離子染料 因在水中呈陽(yáng)離子狀態(tài)而得名。用于晴綸纖維的染色，常并入堿性染料類。7.冰染染料 為不溶性偶氮染料，染色時(shí)需在冷凍條件（0-5）下進(jìn)行，由重氮和偶分組分直接在纖維上反應(yīng)形成沉淀而染色。8.縮聚染料 該類染料染色時(shí)脫去水溶性基團(tuán)縮合成大分子不溶性染料附著在纖維上，稱為縮聚染色。此外還有氧化染料、硫化染料等。按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類（主要是根據(jù)染料所含共軛體系的結(jié)構(gòu)來(lái)分

20、）?？煞譃椋号嫉?、酞菁、蒽醌、菁類、靛族、芳甲烷、硝基和亞硝基等染料。在有的大類別中又可分為若干小類。實(shí)際上，現(xiàn)在有些染料很難僅以其結(jié)構(gòu)和使用性能來(lái)分類，上述兩種分類方法均有待于進(jìn)一步完善。染料命名染料分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜。二、染料的吸附吸附法以其能夠選擇性地富集某些化合物的特性在廢水處理領(lǐng)域有著特殊的地位，常用的吸附劑有活性炭、樹(shù)脂和其他一些吸附材料。國(guó)外對(duì)吸附法處理染料廢水進(jìn)行了廣泛而深入的研究! 這里主要介紹活性炭吸附和礦物廢棄物吸附。樹(shù)脂吸附放到實(shí)驗(yàn)部分再給大家介紹。1、活性炭吸附法活性炭吸附法是一種應(yīng)用較早的方法! 該法對(duì)去除水中溶解性有機(jī)物非常有效! 但它再生比較困難!處理成本較高!因此應(yīng)

21、用面窄!一般可用于濃度較低的染料廢水處理或深度處理。近年來(lái)，很多科學(xué)家通過(guò)對(duì)活性炭吸附過(guò)程的進(jìn)一步深入了解! 在吸附機(jī)理和活性炭預(yù)處理圖為活性炭照片技術(shù)方面都取得了很大的進(jìn)展。主要的一方面原因是由于存在多分子層的吸附! 另一方面原因是活性炭中很多微孔孔徑太小!不能吸附染料大分子，同時(shí)也也證實(shí)了中孔較多的活性炭易吸附染料分子主要原因是中孔不僅對(duì)吸附有貢獻(xiàn)。同時(shí)也為吸附質(zhì)的擴(kuò)散提供了寬敞的通道活性炭的再生是目前研究的熱點(diǎn)! 國(guó)內(nèi)已有詳盡的報(bào)道較成熟的再生方法是高溫?zé)峤?另外對(duì)于化學(xué)再生、溶劑溶解、生物降解、電化學(xué)再生、超臨界流體萃取、 微波或超聲波輻射再生等多種技術(shù)也有相應(yīng)研究。因此只針對(duì)染料廢水

22、的特點(diǎn)簡(jiǎn)述了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。由于微生物比較難以降解染料!所以對(duì)于吸附了染料的活性炭!采用生物降解法再生的研究和應(yīng)用比較少。化學(xué)再生法和高溫?zé)峤夥ǖ闹饕秉c(diǎn)是炭的大量流失，溶劑溶解法的主要缺點(diǎn)是溶劑易流失。且如果溶解效率較低。大量飽含污染物的溶劑也容易造成二次污染。由于染料的吸附作用包括物理吸附和化學(xué)吸附，其缺點(diǎn)主要是需要苛刻的反應(yīng)條件，電化學(xué)再生目前尚處在基礎(chǔ)研究階段! 是否有發(fā)展前途需要進(jìn)一步的驗(yàn)證。再生活性炭飽和吸附了偶氮染料， 經(jīng)過(guò)幾次連續(xù)吸附再生循環(huán)后! 發(fā)現(xiàn)再生后的活性炭對(duì)染料的吸附能力有所增強(qiáng)!集體的活性炭吸附這邊就不多做介紹了。2、礦物!廢棄物吸附法天然礦物主要包括各種黏土、礦

23、石、煤炭等，一般儲(chǔ)量都比較豐富!我國(guó)爐渣、煤渣、粉煤灰等廢物量也很多!成本更為低廉!因此這些無(wú)機(jī)吸附劑的應(yīng)用前景比較廣闊。某外國(guó)科學(xué)家等將泥煤、鋼渣、膨潤(rùn)土、粉煤灰等無(wú)機(jī)吸附劑和活性炭對(duì)染料的吸附性能進(jìn)行了比較。試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼渣、粉煤灰對(duì)酸性染料以及泥煤、膨潤(rùn)土對(duì)堿性染料的吸附效果可以和活性炭相媲美! 而這四種吸附劑對(duì)分散染料的吸附效果都優(yōu)于活性炭。這一結(jié)果為低成本的吸附劑走向工業(yè)化應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。我國(guó)科學(xué)家李虎杰等研究了酸化后的坡縷石黏土對(duì)陽(yáng)離子染料桃紅5F的吸附性能，發(fā)現(xiàn)在應(yīng)用這些礦物和廢物時(shí)，還要注意防止二次污染。由于這些物質(zhì)中通常含有重金屬等污染物，要調(diào)節(jié)合適的反應(yīng)條件，特別是防

24、止這些污染物溶出污水處理廠的廢活性污泥是一種較難處理的廢物等將廢活性污泥用重蒸水洗凈干燥后作吸附劑用于處理堿性染料廢水! 在靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，其對(duì)大部分染料的吸附量可以達(dá)到很高，由膜擴(kuò)散控制的吸附過(guò)程滿足一級(jí)反應(yīng)方程!而且是放熱反應(yīng)，該方法的優(yōu)勢(shì)是可以同時(shí)吸附廢水中的金屬離子。有趣的是，越是對(duì)稱的染料的吸附反應(yīng)活化能越高。有些科學(xué)家研究了用活性污泥制造的吸附劑對(duì)染料的吸附性能。在干燥至恒重后，用濃硫酸活化后的活性污泥對(duì)亞甲基蘭這種染料的吸附效果非常好，且發(fā)現(xiàn)當(dāng)廢水中含有多種染料時(shí)，吸附效果更好。很多科學(xué)家對(duì)一些天然的原料和農(nóng)業(yè)精制炭進(jìn)行了進(jìn)一步處理，并研究了這些物質(zhì)的吸附行為，其中桉樹(shù)皮、稻

25、殼、竹子、麥桿、椰子殼、野草、木薯皮、花生殼、李子核、棕櫚果等天然炭纖維經(jīng)過(guò)處理后對(duì)染料都有很好的吸附效果。但是這些吸附劑吸附飽和后如何處置是有待解決的難點(diǎn)。試驗(yàn)階段一、儀器與試劑HSG- I IB - 6 型電熱恒溫水浴鍋RW 20 DZM. N 數(shù)顯攪拌器DSHZ- 300 多用途水浴恒溫振蕩器木質(zhì)素磺酸鈣: 馬尾松木質(zhì)素磺酸鹽鹽酸、甲醛、表面活性劑、樹(shù)脂、蒸餾水具塞錐形瓶、恒溫?fù)u床、離心機(jī)、液體石蠟為化學(xué)純, 其它試劑均樹(shù)脂為分析純。二、 樹(shù)脂合成在裝有攪拌及回流裝置的三口瓶中依次加入木質(zhì)素磺酸鈣、蒸餾水、酸催化劑、甲醛, 攪拌均勻, 再加入液體石蠟和少量表面活性劑作為有機(jī)相, 其中木質(zhì)

26、素磺酸鈣溶液濃度為50% , 鹽酸濃度為5mol/L,甲醛用量為木質(zhì)素磺酸鈣質(zhì)量的7%, 表面活性劑用量為2%, 相比為3：1, 控制攪拌速度為200rpm使水相均勻分散在有機(jī)相中, 按一定升溫程序加熱,反應(yīng)結(jié)束后分離出樹(shù)脂產(chǎn)品, 洗凈過(guò)篩, 篩選粒度為0. 2- 0. 45mm 的樹(shù)脂備用。所得球形木質(zhì)素基離子交換樹(shù)脂, 球形規(guī)整, 粒徑均勻, 強(qiáng)度好。樣品經(jīng)過(guò)預(yù)處理后轉(zhuǎn)化為氫型樹(shù)脂, 測(cè)定其基本性能, 其結(jié)果見(jiàn)下表：0. 2- 0. 45mm范圍粒度/ %含水量/ %濕視密度db/ g.mL- 1濕真密度dT/ g.mL- 1濕基全交換容量QT/mmol􀀁g- 1干基全交

27、換容量QT/ mmol.g- 176. 4777. 350. 7551. 080. 753. 33三、靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)上述氫型樹(shù)脂在2000r/ min 轉(zhuǎn)速下離心5min除去外部水分后, 準(zhǔn)確稱取一定量置于100mL 具塞錐形瓶中, 然后加入50. 00mL 一定濃度的陽(yáng)離子艷紅染料溶液。將具塞錐形瓶放在一定溫度下的恒溫?fù)u床上以150r/ min 的頻率振蕩。吸附一定時(shí)間后,吸取上層清液測(cè)定吸光度。根據(jù)溶液的吸光度, 在標(biāo)準(zhǔn)工作曲線上找出相應(yīng)的染料含量, 計(jì)算出清液中的染料的含量。四、染料含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)選用陽(yáng)離子艷紅染料為對(duì)象研究樹(shù)脂對(duì)陽(yáng)離子染料的吸附性能, 通過(guò)分光光度法測(cè)定吸附前后溶液中染料

28、濃度的變化。以蒸餾水為參比, 測(cè)定陽(yáng)離子艷紅的吸收光譜, 確定陽(yáng)離子艷紅最大吸收波長(zhǎng)為513nm。準(zhǔn)確稱取0. 0250g 的陽(yáng)離子艷紅, 完全溶解后, 稀釋定容至250mL, 配制100mg/ L 陽(yáng)離子艷紅標(biāo)準(zhǔn)溶液。用移液管準(zhǔn)確移取1. 00, 2. 00, 3. 00, 4. 00,5. 00 mL 上述標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋定容至50 mL, 以蒸餾水為參比, 用1cm 比色皿, 在513nm 處測(cè)定吸光度, 繪制濃度 吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合方程為:c= 12. 36928A, R= 0. 99987, SD= 0. 07379。結(jié)果與討論1、樹(shù)脂的顯微照片及紅外光譜由產(chǎn)品的顯微照片圖1

29、 可見(jiàn)所合成的樹(shù)脂外形呈規(guī)整的圓球形。而產(chǎn)品的紅外光譜( 圖2) 則表明,樹(shù)脂基本保留了木素磺酸鈣的基本結(jié)構(gòu)特征, 其1200cm- 1處強(qiáng)而寬的光帶是磺酸基的特征峰,1040 cm- 1附近的峰也是由磺酸基引起的, 而交聯(lián)之后樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中亞甲基的增多則體現(xiàn)2900cm- 1附近吸收峰的增多增強(qiáng)。2 、樹(shù)脂對(duì)陽(yáng)離子艷紅的吸附動(dòng)力學(xué)性能吸附速率是離子交換吸附過(guò)程的一個(gè)重要參數(shù)。吸附速度快, 則在動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程中可縮短運(yùn)行時(shí)間。準(zhǔn)確稱取0. 500g 的上述LS 樹(shù)脂數(shù)份, 置于100mL 具塞錐形瓶中, 分別加入600mg/ L 的陽(yáng)離子艷紅染料溶液50. 00mL, 于30 􀀁

30、水浴恒溫振蕩。隔一定時(shí)間取樣測(cè)定溶液中剩余陽(yáng)離子艷紅的濃度, 研究LS 樹(shù)脂在不同時(shí)間下對(duì)染料的吸附情況。結(jié)果如圖3 和4 所示, 從圖可以看出隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng), LS 樹(shù)脂對(duì)染料的吸附率增加, 而且在前30min 的吸附速度很快, 5min 的吸附率可達(dá)到35.74% , 10min 的吸附率已超過(guò)50%, 30min 的吸附率已經(jīng)達(dá)到91. 12% , 到了后期吸附速度減緩。吸附60min 左右就基本上達(dá)到平衡吸附, 吸附率達(dá)99%以上。說(shuō)明LS 樹(shù)脂對(duì)染料的吸附量大、吸附速率快。3 、染料濃度對(duì)樹(shù)脂吸附量的影響準(zhǔn)確稱取0. 500g 的樹(shù)脂數(shù)份, 置于100mL 具塞錐形瓶中, 分別加

31、入50. 00mL 不同濃度的陽(yáng)離子艷紅染料溶液, 于30 􀀁 水浴恒溫振蕩3h, 使吸附達(dá)到平衡, 測(cè)定溶液的平衡濃度, 計(jì)算樹(shù)脂的平衡吸附量, 結(jié)果見(jiàn)圖5。隨著染料濃度的增加, 樹(shù)脂平衡吸附量增加。另外我們還對(duì)更低濃度( 15mg/ L) 的染料廢水進(jìn)行了吸附實(shí)驗(yàn), 結(jié)果如圖6 所示, 表明樹(shù)脂不僅可用于高濃度陽(yáng)離子染料廢水的吸附, 還可用于低濃度陽(yáng)離子染料廢水的深度脫色處理。4、溫度對(duì)樹(shù)脂吸附效果的影響圖7 是一定量的樹(shù)脂在不同溫度下對(duì)一定濃度的陽(yáng)離子艷紅溶液的靜態(tài)吸附結(jié)果, 可見(jiàn)溫度對(duì)吸附效果的影響主要體現(xiàn)在前期的吸附速率不同。溫度越高, 前期吸附速度越快, 其中5m

32、in 的吸附率差別最大, 30 􀀁 時(shí)約35%,60􀀁 時(shí)則高達(dá)75% 。隨著時(shí)間的延長(zhǎng), 溫度對(duì)吸附率的影響越來(lái)越小, 到30min 時(shí)只有30 􀀁 對(duì)應(yīng)的吸附率略低, 在所考察的溫度范圍內(nèi)樹(shù)脂對(duì)陽(yáng)離子艷紅的吸附在60min 時(shí)均已接近100% ?？梢灶A(yù)見(jiàn)樹(shù)脂對(duì)較高溫度的染料廢水將有著很好的動(dòng)態(tài)吸附效果。5 、酸度對(duì)樹(shù)脂吸附效果的影響用(11)H2SO4和(11)NH3.H2O調(diào)節(jié)染料溶液的酸度，當(dāng)溶液的pH超過(guò)某一域值后會(huì)導(dǎo)致染料沉淀，因此我們只在弱酸性范圍內(nèi)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，研究樹(shù)脂對(duì)不同pH值的染料溶液的吸附性能，結(jié)果見(jiàn)圖8所示?？梢?jiàn)溶

33、液的pH值越高，樹(shù)脂的吸附量越高。所以我們預(yù)計(jì)樹(shù)脂對(duì)其中的染料應(yīng)有較好的吸附性能。 6、原始濃度對(duì)樹(shù)脂吸附效果的影響準(zhǔn)確稱取一定量的樹(shù)脂數(shù)份，分別加入50.00mL不同濃度的染料溶液，考察溶液的原始濃度對(duì)吸附效果的影響，結(jié)果如圖9所示。由圖9(1)可見(jiàn)樹(shù)脂對(duì)濃度低于100mg/L-1的染料溶液的吸附率較高，達(dá)90%以上；實(shí)驗(yàn)表明對(duì)于染料含量50mg/L-1的溶液吸附1h后平衡濃度低于1mg/L(如圖9(2)所示)，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。由此可見(jiàn)樹(shù)脂對(duì)低濃度的染料溶液具有更好的吸附效果。 結(jié)論以針葉木木質(zhì)素磺酸鈣為原料, 以甲醛為交聯(lián)劑, 在添加有少量表面活性劑的液體石蠟中, 通過(guò)懸浮聚合成功地制備了球形木質(zhì)素基離子交換樹(shù)脂。在木質(zhì)素磺酸鈣溶液濃度為50%, 鹽酸濃度為5mol/L, 甲醛用量為7%, 表面活性劑用量為2%, 相比為3：1, 攪拌速度為200rpm 的條件下制得的樹(shù)脂, 呈規(guī)整的圓球形, 含水量為77. 37% ,干基全交換容量達(dá)3.33mmol/ L。取粒度在0. 2- 0. 45mm 范圍內(nèi)的樹(shù)脂用于陽(yáng)離子染料的吸附研究, 樹(shù)脂的飽和吸附量可達(dá)250mg/ g 干樹(shù)脂; 而且前期吸附速度快, 30min 后吸附速率趨緩, 升高溫度有利于前期吸附速率的增大。結(jié)果表明, 樹(shù)脂對(duì)染