陰離子交換樹脂的粒徑和吸附時間對植酸吸附容量的影響

戴傳波，李建橋

（1.吉林化工學(xué)院，吉林吉林，132022；2.吉林大學(xué)地面機(jī)械仿生技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林長春130025）

陰離子交換樹脂的粒徑和吸附時間對植酸吸附容量的影響

戴傳波1，李建橋2，*

（1.吉林化工學(xué)院，吉林吉林，132022；2.吉林大學(xué)地面機(jī)械仿生技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林長春130025）

717型陰離子交換樹脂的粒徑大小和吸附時間長短對植酸在該樹脂上的吸附容量有很大影響。通過離子交換的吸附實(shí)驗(yàn)，測定植酸在717型陰離子交換樹脂上的吸附數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)分析理論對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得出了植酸吸附容量同陰離子交換樹脂的粒徑與吸附時間之間的統(tǒng)計(jì)分析模型和三維曲面圖，并確定直徑≤20目的陰離子交換樹脂進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)效果較好。

陰離子交換樹脂，植酸，統(tǒng)計(jì)分析

Abstract：The effect of particle diameter and adsorption time of 717 anion exchanges resin on the adsorption capacity of phytin acid was very greatly.Through the experiment of anion exchanges the resin and adsorb，the absorb data of phytin acid in the 717 anion exchanges the resin was measured.Making use of statistical analysis，the analysis model and three dimensional graph was obtained.The result showed that the diameter≤20 was better.

Key words：anion exchanges resin；phytin acid；statistical analysis

利用酒精或淀粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢水，回收利用廢水中的植酸，用來生產(chǎn)工業(yè)品植酸或植酸鈉［1］，在生產(chǎn)實(shí)踐中具有重要的實(shí)際意義。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，廢水中的植酸在陰離子交換樹脂［2］上的吸附容量［3］和離子交換樹脂的粒徑與吸附時間之間存在定量關(guān)系，利用統(tǒng)計(jì)分析法［4］建立模型，結(jié)合實(shí)驗(yàn)具體情況確定離子交換樹脂的粒徑和吸附時間。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

0.5 mol/L的植酸溶液 當(dāng)陽市三鑫生物工程有限責(zé)任公司。

717型陰離子交換樹脂 杭州榮振化工有限公司；篩網(wǎng) 10、20、30、40 目；500mL 容量瓶；FT20 型分析天平。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

將717型離子交換樹脂分別用篩網(wǎng)篩成粒徑為10、20、30、40 目（換算關(guān)系如表 1）的顆粒。將篩好的陰離子交換樹脂分別用去離子水浸泡一段時間后，分別裝入離子交換柱中，裝柱時注意不應(yīng)使樹脂層中含有氣泡，以避免影響傳質(zhì)交換的效果，進(jìn)而對所測數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。

表1 篩網(wǎng)目數(shù)與直徑的對照表

然后在常溫下通入0.5mol/L的植酸溶液進(jìn)行離子交換，按測定離子交換樹脂容量的方法［5］測定不同時間段內(nèi)各種粒徑離子交換樹脂的吸附容量。

2 結(jié)果與分析

2.1 吸附模型的建立

根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟測取不同粒徑的樹脂顆粒在不同時間下的交換量，結(jié)果見表2。

根據(jù)表2中數(shù)據(jù)，采用Statitica統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行非線性參數(shù)估計(jì)，建立統(tǒng)計(jì)分析模型［6-8］，計(jì)算回歸方程。

設(shè)q=b1+b2×tb3+b4×sb5

為曲面方程，則由表2中的數(shù)據(jù)回歸可得：

表2 交換量與樹脂顆粒大小及時間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（meq/g干樹脂）

方程的相關(guān)系數(shù)為R=0.97856744，顯著度水平a=0.05，即方程的置信度為95%。于是可得到：

式中：q-交換量（meq/g干樹脂）；t-時間（min）；s-顆粒尺寸（mm）。

根據(jù)式（1）計(jì)算出樹脂交換量與時間和樹脂尺寸的關(guān)系曲面如圖1所示。從圖1中可以看出，時間相同時，離子交換樹脂的粒徑越小，顯示的交換容量就越大。粒徑相同時，離子交換進(jìn)行的時間越長，交換容量就越大。

圖1 交換量與時間及樹脂顆粒大小關(guān)系曲面圖

2.2 交換時間對交換量的影響

根據(jù)式（1），在相同粒徑的離子交換樹脂條件下，計(jì)算出樹脂交換量與時間的關(guān)系如圖2所示。圖2中的點(diǎn)為實(shí)測值，曲線為計(jì)算值。

圖2 交換量與時間關(guān)系曲線

在圖2中，對于相同粒徑的離子交換樹脂，其樹脂交換量隨交換時間的增長而增大。當(dāng)交換時間逐漸增長的時候，樹脂交換量的變化越來越小，曲線趨于平緩。從圖2可以看出，吸附時間15min后即趨于平衡。

2.3 樹脂顆粒大小對交換量的影響

在相同時間條件下，根據(jù)式（1）計(jì)算出樹脂交換量與粒徑的關(guān)系如圖3所示。圖3中的點(diǎn)為實(shí)測值，曲線為計(jì)算值。

圖3 交換量與樹脂顆粒大小關(guān)系曲線

在圖3中，在相同時間條件下，樹脂交換量隨顆粒粒徑的增大而減小。當(dāng)樹脂粒徑在大于1.0～1.2mm后，樹脂的交換量隨粒徑的變化逐漸趨緩。

根據(jù)上述分析結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)中選擇小粒徑的陰離子交換樹脂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣可以得到令人更加滿意的效果。但生產(chǎn)實(shí)踐中，全部選擇小粒徑的陰離子交換樹脂的可能性很小。為了與生產(chǎn)實(shí)踐相吻合，可以選擇直徑≤20目的陰離子交換樹脂進(jìn)行吸附，這樣既可以獲得較大的吸附容量，又可以避免樹脂柱堵塞，有利于工業(yè)化生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

3 結(jié)論

本文通過717型陰離子交換樹脂離子交換的吸附實(shí)驗(yàn)，測定了植酸在717型陰離子交換樹脂上的吸附數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)分析理論對樹脂的粒徑大小和吸附時間長短與吸附容量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，得出了植酸吸附容量同陰離子交換樹脂的粒徑與吸附時間之間的統(tǒng)計(jì)分析模型和三維曲面圖，并確定直徑≤20目的陰離子交換樹脂進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)效果較好。

［1］戴傳波，李建橋，李健秀.植酸制取的研究進(jìn)展［J］.食品工業(yè)科技，2007（2）：239-241.

［2］戴傳波，李建橋，李健秀.由玉米浸漬水生產(chǎn)植酸的研究［J］.食品工業(yè)科技，2004（11）：132-136.

［3］L E Vanatta，D E Coleman，R W Slingsby.Low-level calibration study for a new ion chromatographic column to determine borate in deionized water［J］.Journal of Chromatography A，1999（7）：107-117.

［4］于秀林，任雪松.多元統(tǒng)計(jì)分析［M］.北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，1999：243-249.

［5］王方.離子交換樹脂標(biāo)準(zhǔn)手冊［M］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003：77-80.

［6］Amina L R，Sekaly M H.Measurements and analysis of dissociation rate constants of metal-fulvic acid complexes in aqueous solutions：PartII：measurementofdecayratesby inductively-coupled plasma mass spectrometry and determination of rate constants for dissociation［J］.Spectrochimica Acta Part B：Atomic Spectroscopy，1998（8）：847-858.

［7］V M Pantojas，W Ota?o-Rivera，José N Caraballo.Statistical analysis of the effect of deposition parameters on the preferredorientation of sputtered AlN thin films［J］.Thin Solid Films，2005（492）：118-123.

［8］Simon Ballance，Synn?ve Holtan.Application of highperformance anion-exchange chromatography with pulsed amperometric detection and statistical analysis to study oligosaccharide distributions-a complementary method to investigate the structure and some properties of alginates［J］.Journal of Chromatography A，2005，1093：59-68.

Effect of particle diameter and adsorption time of anion exchanges resin on the adsorption capacity of phytin acid

DAI Chuan-bo1，LI Jian-qiao2，*
（1.Jilin Institute of Chemical Technology，Jilin 132022，China；2.The Key Laboratory for Terrain-Machine Bionics Engineering，Ministry of Education，Jilin University，Changchun 130025，China）

TS201.1

A

1002-0306（2010）10-0116-03

2009-10-14 *通訊聯(lián)系人

戴傳波（1972-），男，教授，博士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工方面的研究。

吉林省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（20000146）。