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大孔吸附樹脂在含酚廢水中的應用研究  

[摘要]本文主要介紹了SD300樹脂吸附法處理工業含酚廢水的試驗結果和應用實例，結果表明，吸附樹脂具有好的吸附性能、吸附容量和洗脫性能，吸附樹脂物化性能穩定。

[關鍵詞]大孔吸附樹脂；含酚廢水；應用

1 前言

^{含酚廢水主要來自石油化工廠、樹脂廠、塑料廠、合成纖維廠、煉油廠和焦化廠等化工企業。它是水體的重要污染物之一，我國規定揮發酚的排放標準為0.5mg/L[1]。酚類化合物是一種原型質毒物，所有生物活性體均能產生毒性。人如果長期飲用被酚污染的水能引起慢性中毒，出現貧血、頭昏、記憶力衰退以及各種神經系統的疾病，嚴重的會引起死亡。含酚廢水不僅對人類健康帶來嚴重威脅，也對動植物產生危害[2]。毫無疑問，含酚廢水排入水體或用于灌溉均需經過治理處理，使之符合達到國家要求的排放標準。}

^{處理含酚廢水用較多的是活性炭吸附。本文研究了大孔吸附樹脂處理含酚廢水，大孔吸附樹脂是內部呈交聯網絡結構的高分子珠狀體，具有優良的孔結構和很大的比表面積，通過范德華引力可從水中吸附有機溶質[3]，實現廢水中有機物的富集和分離[4]。與其它方法相比，大孔樹脂吸附法具有吸附效果好、脫附再生容易、性能穩定、適用范圍寬、實用性好、可實現綜合利用等特點，是處理含酚工業廢水的有效方法。}

2 試驗部分

2.1儀器和試劑

2.1.1儀器：內徑10mm玻璃吸附柱，721分光光度計，25mL磨口比色管

2.1.2試劑：A.R苯酚，A.R丙酮，4-氨基安替比林，鐵氰化鉀，濃氨水，氯化銨。

2.2實驗過程

在吸附柱中加入10~11ml大孔吸附樹脂，用10~20BV丙酮慢速淋洗樹脂，淋洗液與水混合后無明顯的油珠滴，則證明樹脂已洗凈，再用10~20BV的去離子水淋洗樹脂，排盡氣泡。以濃度為6500mg/L的苯酚水以流速為3.0~3.5ml/h的速度通過吸附柱，分段檢測流出液苯酚的濃度。當接近吸附終點時，每次分析的流出液的體積應為5~2ml。當流出液苯酚濃度達到10mg/L時為吸附終點。樹脂失效后，進行再生，用純水以2BV/h的流速將殘留苯酚洗出，清洗五個樹脂床層后，用2倍樹脂體積4%的氫氧化鈉溶液進行洗脫，收集洗脫液。

2.3實驗結果

不同周期吸附數據見表1，吸附曲線見圖1；不同周期的吸附容量、洗脫量和解析率見表2。

表1  不同周期流出液中苯酚濃度（mg/ml）及樹脂吸附酚量（g/L-R）

圖1   不同周期流出液中苯酚濃度（mg/ml）變化曲線

表2  不同周期樹脂吸附容量、洗脫量和洗脫率

2.4數據分析

從五個周期的試驗數據來看，SD300樹脂對苯酚吸附容量高達100g/L-R。五個周期的運行結果基本一樣，說明SD300樹脂的重復性好、洗脫率高。SD300作為一種大孔吸附樹脂，具有特殊的孔結構和比表面積，非常適合吸附酚類物質。經洗脫后，此樹脂可重使用。同時，該樹脂抗污染能力強，具有很高的吸附能力、耐溫性、穩定性和機械強度，非常適合實際生產。

2 應用實例

常州永泰興化工公司采用烷氧基化法生產對硝基苯乙(甲)醚，經還原制得對氨基苯乙(甲)醚，在生產過程中由于有副反應存在，產生大量的含酚廢水。國內外有大量的報導采用大孔吸附樹脂處理含酚廢水，大孔吸附樹脂是一類不含離子交換基團,具有大孔結構的高分子吸附劑。理化性質穩定,不溶于酸、堿及有機溶劑,對有機物有濃縮、分離的作用,且不受無機鹽類及強離子、低分子化合物的干擾。其吸附性能與活性炭相似,與范德華力或氫鍵有關。同時,網狀結構和高比表面積,使得其具有篩選性能。了解到可采用大孔吸附樹脂代替活性碳處理含酚廢水，該公司經過大量應用對比試驗，最終選用國內離子交換樹脂行業具有先進制造技術和應用技術的龍頭企業----浙江爭光實業股份有限公司開發的SD300樹脂處理該廢水。

2.1 試驗情況

^{該系統交換器裝填5m3大孔吸附劑SD300，廢水pH=5，運行流速5～7BV／h，溫度90～100℃下吸附，經處理的廢水中對酚濃度可從2500～5000mg／L下降到5mg／L以下，以10%氫氧化鈉溶液為洗脫劑，解吸流速1～2BV／h，50℃解吸，對酚的回收率可達90％以上，回收產品的質量較好，可加以綜合利用。}

SD300樹脂實際應用的廢水中酚濃度為4500～5000mg／L，不同周期吸酚數據見表3，吸附曲線見圖2；不同周期的吸附容量、洗脫量和洗脫率見表4。

表3  不同周期流出液中苯酚濃度（g/ml）及樹脂吸附酚量（g/L-R）

圖2   不同周期流出液中苯酚濃度（g/L）變化曲線

表4  不同周期樹脂吸附容量、洗脫量和洗脫率

2.2 試驗樹脂性能評價

為了觀察樹脂應用于實際生產中性能變化，在兩年的生產中我們對樹脂取樣進行分析檢測，同時與新樹脂的性能進行對比。試驗結果見表5。

表5  SD300運行初期和運行兩年性能對比

從上表看，SD300樹脂在運行兩年來，樹脂的性能基本上沒有發生大的變化，說明樹脂在使用一年后樹脂交換能力基本上還保持新樹脂的能力。樹脂有效粒徑有所降低，這是因為樹脂在使用一年后，由于受轉型體積發生變化以及樹脂在反洗沖洗過程中的影響，樹脂難免會受到磨損，少量的樹脂顆粒變細。樹脂的磨后圓球率下降幅度僅為4.96%，樹脂仍保持圓球狀，說明SD300整體的強度并沒有發生很大變化。SD300樹脂使用兩年后，其性能基本上沒有發生變化，還完全可以用于實際生產。

3 結論

綜合SD300樹脂對含酚廢水的吸附和洗脫試驗以及樹脂在現場使用兩年后性能的變化，可以得出以下結論：

3.1采用大孔吸附樹脂可以很好地處理含酚廢水。樹脂對酚的吸附選擇性很高，吸附率通常大于99％，COD明顯降低。廢水經吸附后，一般都可達標，且不產生二次污染。用稀堿或有機溶劑脫附，洗脫率可達95％以上，且脫附高峰集中，無拖尾現象。

3.2吸附樹脂有較高的耐氧化、耐酸堿、耐有機溶劑的性能，機械強度較好，可在150℃以下長期使用，在正常情況下，樹脂年損耗率小于5％。

3.3此法可富集回收其中大部分酚類產品或原料，與其它方法相比，此法工藝簡單，不需要特殊設備，技術容易掌握，可實現自動化。裝置運轉過程中熱能、電能消耗較低，通常回收產品的價值可與處理裝置的運轉費用相當，有的尚有盈余。使用大孔吸附樹脂既可以很好地處理含酚廢水，保護環境，又能回收產品，變廢為寶，具有很好的經濟效益和社會效益。