高選擇性樹脂吸附工業(yè)廢水中苯酚的研究進(jìn)展

徐穎 李賀 黃艷 王春程

【摘要】工業(yè)廢水中酚基化合物給人們的生活、生產(chǎn)帶來了極大的危害。而傳統(tǒng)的碳吸附法又存在諸多弊端。本文將從高選擇性吸附樹脂吸附的角度研究工業(yè)廢水中苯酚的處理方法論述大孔吸附樹脂的吸附機(jī)理及大孔吸附樹脂在吸附工業(yè)廢水中苯酚方面的應(yīng)用

【關(guān)鍵詞】工業(yè)廢水；苯酚；大孔吸附樹脂

引言

酚基化合物是一種原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝固使細(xì)胞遭到破壞，從而失去活性。酚類在水體中含量過大會抑制水生物的生長；酚類含量超過5mg/L魚類就會大量死亡；長期用含酚廢水灌溉農(nóng)作物會導(dǎo)致農(nóng)作物枯萎、死亡；飲用被酚污染過的水會使人出現(xiàn)貧血、頭昏眼花等癥狀。 [1]焦化廠、鐵礦廠、煉油廠、制藥廠等都會產(chǎn)生含有苯酚的廢水。目前，工業(yè)廢水中苯酚普遍使用活性炭處理，但活性炭吸附選擇性差、 解吸困難、難以再生循環(huán)使用。大孔吸附樹脂因其結(jié)構(gòu)易于調(diào)控、吸附選擇性高、 穩(wěn)定性高、可再生使用等諸多優(yōu)點(diǎn)，在近年來的工業(yè)廢水處理中發(fā)揮著越來越重要的作用。

大孔吸附樹脂是一種具有多孔立體結(jié)構(gòu)、 人工合成的有機(jī)高分子聚合物。它通過范德華引力與被吸附的分子相互作用，利用巨大的比表面進(jìn)行物理吸附。實際應(yīng)用中，對一些與其骨架結(jié)構(gòu)相近的分子如芳香族環(huán)狀化合物具有很強(qiáng)的吸附能力。大孔吸附樹脂吸附苯酚是基于氫鍵-疏水協(xié)同作用。在水溶液中樹脂骨架的疏水性保證了它與苯酚分子之間氫鍵作用，一方面疏水作用力使苯酚分子克服水分子的干擾而有效地接近吸附樹脂上的氫鍵作用位點(diǎn)。另一方面過強(qiáng)的疏水作用力將導(dǎo)致樹脂吸附選擇性下降。所以水溶液中氫鍵作用的發(fā)生并不意味著吸附選擇性的必然提高。[2]吸附樹脂的設(shè)計主要是將樹脂疏水性和氫鍵功能基團(tuán)的種類、含量之間進(jìn)行精確調(diào)控， 使樹脂的疏水、氫鍵作用的協(xié)同效應(yīng)發(fā)揮重要的作用，在維持樹脂的高吸附容量的同時，大大增加樹脂的吸附選擇性。

早在1991年，北京燕山石化公司將大孔吸附樹脂吸附苯酚工藝投入正常運(yùn)行。采用CHA一101樹脂，以4一SBV/h的流速進(jìn)行吸附含苯酚4000一20000mg/L的廢水，酚去除率大于98%，COD去除率為50%。以丙酮為脫附劑，1一ZBv/h的流速在室溫下脫附，脫附率近100%，可有效回收丙酮和苯酚，實現(xiàn)了資源的可循環(huán)再生。[3]2000年，南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院許昭怡指出大孔樹脂吸附法對酚類的選擇性吸附很高，且不受無機(jī)鹽的影響。用于低濃度和高濃度時，吸附率將會大于99%；在用稀堿或者有機(jī)溶劑脫附時，脫附率能達(dá)到95%以上。[4] 南開大學(xué)徐莉指出在使用NKA-?樹脂吸附含有1，2-苯二酚的廢水時，在25℃下，6 BV/h流速吸附可以達(dá)標(biāo)排放，吸附量30g/L。[5] 2002年，中國科學(xué)院劉俊峰等人用H-103大孔樹脂處理酚濃度為520 mg/L、COD濃度為3 200 mg/L的廢水，酚的去除率達(dá)到99%。[7] 2012年Guo等[4]利用HPD-950型吸附樹脂處理苯酚和1，3-苯二酚。研究表明，苯酚的吸附適合Langmuir模型，1，3-苯二酚的吸附符合Freundlich模型，大孔吸附樹脂的氨化有利于苯酚吸附在酚醛樹脂上，硫化卻部利于苯酚的吸附。[8]

展望

大孔吸附樹脂的已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于綜合廢水處理。關(guān)于吸附樹脂的研究重點(diǎn)應(yīng)集中在以下幾個方面。（1）將大孔樹脂吸附與其他處理法 （如催化氧化工藝等） 組合應(yīng)用，充分發(fā)揮大孔吸附樹脂對廢水的處理。（2）對比國外同類產(chǎn)品，國內(nèi)商品化大孔樹脂的吸附容量、孔結(jié)構(gòu)性能和機(jī)械強(qiáng)度有待進(jìn)一步提高，開發(fā)具有高安全性安全、高吸附容量、優(yōu)良孔結(jié)構(gòu)和高機(jī)械強(qiáng)度的吸附樹脂將是相關(guān)領(lǐng)域工作者的一項重要課題。（3）發(fā)展大孔樹脂吸附分離工藝自動化，將樹脂的靜態(tài)吸附、解吸、生物再生合理銜接起來也將是未來的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳朝東，張志強(qiáng)，趙誼頌.工業(yè)廢水處理.廢水中酚的來源，2007.1：61

[2]張麗軒，麻 寧，于 麗.高選擇性吸附樹脂結(jié)構(gòu)設(shè)計及在天然產(chǎn)物提取分離中的應(yīng)用（ 南開大學(xué)高分子化學(xué)研究所，功能高分子材料教育部重點(diǎn)實驗室，天津300071 ）

[3]許昭怡，張全興，陳金龍.大孔樹脂吸附法在含酚廢水處理中的應(yīng)用（南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京210093）

[4]徐莉，馬洪濤.大孔樹脂吸附法處理模擬鄰苯二酚生產(chǎn)廢水的研究[J].離子交換與吸附.2000.16（1）： 66-71.

[5]邱慧琴.DA-201樹脂回收凈化廢水中苯酚的研究[J].上海大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）.2000.6（3）：266-268.

[6]劉俊峰，易平貴，胡愛國.過濾-樹脂吸附法處理焦化廢水的研究[J].煤化工.2002.30（3）：59-62.

[7] Guo Xiali， Wang Jing， Wang Yan， et al. Research of phenols adsorption from simulated coal-gasification wastewater by resin[ J].Procedia Environmental Sciences： Part A，2012，12： 152 - 158.