基于电镀废水中复合污染物高效去除的新型磁性树脂组合工艺研究

选用磁性丙烯酸系阳离子交换树脂(NDMC)、磁性丙烯酸系阴离子交换树脂(NDMP)对Cu(II)、Ni(II)和丹宁酸(TA)复合组分污染物进行了去除实验。通过改变树脂组合方式,优选出的最佳工艺为NDMC与NDMP混合吸附的NDMC+NDMP工艺。在最优条件下,该工艺能够同时高效去除Cu(II)、Ni(II)和丹宁酸复合污染物,三者去除率可分别达到84.3%、74.5%和93.0%。进一步对比分析了预负载实验与共去除实验的性能规律,推测出NDMC树脂共去除重金属离子和溶解性有机物(DOM)的作用机制,包括磁性颗粒对Metal-DOM络合物的吸附作用以及固相负载重金属离子与DOM的络合作用,且前者为主导作用方式。     

新型吡啶基螯合树脂对强酸高盐溶液中铜镍的分离特性

以自合成的吡啶基螯合树脂(PAPY)为吸附剂,研究其对强酸高盐溶液中Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的静态和动态分离特性。p H值为1时PAPY对Cu(Ⅱ)的吸附量高达1.183mmol/g,比国际同类产品M4195提高5.30%,且此p H值下Ni(Ⅱ)的吸附量为0.172mmol/g,仅为Cu(Ⅱ)吸附量的1/7,更适宜PAPY树脂对Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的选择性分离。分离规律:Na Cl浓度的升高,能够促进优势组分Cu(Ⅱ)的选择性吸附,而对劣势组分Ni(Ⅱ)产生强烈的抑制作用,从而对Cu(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)表现出优异的选择分离特性。PAPY树脂可实现强酸高盐溶液中Cu(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)的动态分离,在优选的1BV/h条件下,前330m L(~165BV)内出水Cu(Ⅱ)的纯度(初始纯度~50%)高达100%,并且再生性能好、稳定可靠,证明新型吡啶基螯合树脂PAPY为强酸高盐溶液中铜镍的分离回收提供了高效经济的新渠道。     

吡啶类螯合树脂对Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)吸附分离特性的研究

以自合成的氨基吡啶(ANA)树脂为吸附剂,研究其对单组分重金属离子的吸附行为和在双组分体系中对目标重金属离子的分离去除能力。单组分静态吸附实验结果表明,在pH值为5条件下,ANA树脂对Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的吸附容量分别达到1.022mmol/g和0.446mmol/g。静态吸附等温线和动力学过程可采用Langmuir方程和Lagergren二级动力学方程进行拟合。在Cu(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)双组分体系下,Cu(Ⅱ)的吸附量较单组分大,高浓度Ni(Ⅱ)条件下,Cu(Ⅱ)在ANA树脂上具有更好的吸附选择性能。前222BV、248BV出水中,Ni(Ⅱ)纯度分别高达100%、99.999%,经简单浓缩处理即可进行回收利用,为树脂在高纯金属制备技术中的应用提供理论指导和技术支持,同时在有色金属资源的深度提纯和高级应用中具有重要的经济和战略意义。     

氨基乙酸类螯合树脂对高盐重金属离子废水的高效无害化处理技术研究

以自制的氨基乙酸螯合树脂(NDC-AA)为吸附剂,分别研究其对Ni(II)的静态和动态吸附性能。静态吸附实验结果表明,在p H=5时,NDC-AA对Ni(II)的吸附量达到0.654mmol/g。静态吸附等温线和动力学过程可采用Langmuir方程和准二级动力学方程进行拟合。通过研究共存盐体系下NDC-AA树脂对Ni(II)的吸附规律,发现NDC-AA相比于商用树脂Amberlite 747和D001具有更好的耐盐性。动态吸附实验结果表明,NDC-AA树脂在处理实际废水时优选2BV/h的吸附流速。采用质量分数为4%的盐酸对吸附后树脂进行再生,多次再生后树脂吸附效果稳定。可见,NDC-AA树脂可应用于高盐重金属离子废水的高效无害化处理。     

新型多胺螯合树脂对Cu(Ⅱ)的吸附性能研究

通过二乙烯三胺改性反应成功制备了多胺螯合树脂(DA),以Cu(Ⅱ)为吸附质研究了该树脂对重金属离子的吸附性能。实验结果表明该树脂对Cu(Ⅱ)的吸附符合二级动力学模型,吸附为熵推动的自发吸热过程。Langmuir方程和Freundlich方程均能较好地描述其吸附过程,但Langmuir方程拟合的效果更好。在pH=5时,DA树脂对Cu(Ⅱ)的饱和吸附量达到1.360mmol/g,超过了商用树脂S984,表现出良好的吸附性能,有潜在的应用价值。     

水泥基材料铝酸三钙对不同价态金属离子的去除及其机制研究——以Zn(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)为例

为考察水泥基材料中铝酸三钙(C_3A)稳定重金属离子的能力及其作用机制,研究了C3A对不同价态金属离子的吸附行为,并考察了溶液初始p H值对吸附效果的影响。同时,结合反应前后固体产物表征,重点讨论了C_3A对不同价态重金属离子的去除机理。结果表明,C_3A对Zn2+和Cr~(3+)的吸附动力学分别符合一级Lagergren方程(R~2=0.9714)和准二级动力学方程(R~2=0.9999),吸附等温线均符合Langmuir等温吸附模型,C_3A对Zn2+和Cr~(3+)的最大吸附量分别为13.73mmol/g和5.68mmol/g;升高p H值有利于C_3A对金属离子的吸附;C_3A对Zn~(2+)的作用机理主要为主层板阳离子交换作用,而对Cr~(3+)的去除主要依靠溶解-再沉淀作用。     

系列多胺类螯合树脂的合成及其对重金属离子选择性吸附研究

通过胺化反应合成了系列多胺类螯合树脂,其中优选的PAMD树脂对于Cu(Ⅱ)的吸附容量高达2.24mmol/g,是商业树脂S984的1.3倍。通过对比PAMD树脂在Cu(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)体系、Cu(Ⅱ)/Zn(Ⅱ)体系和Zn(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)体系中的吸附行为,发现其吸附选择性遵循Cu(Ⅱ)Zn(Ⅱ)Ni(Ⅱ)。Extended Langmuir模型对双组份吸附行为模拟吻合程度较高。PAMD树脂对Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的选择性系数最高达1177.13,远高于同初始浓度的Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的选择性系数9.22。在重金属离子共存体系中,各离子相互作用表现为对吸附活性位点的直接竞争效应以及阴离子的促进效应。     

Cu(Ⅱ)印迹壳聚糖交联多孔微球去除水溶液中金属离子

研究了以Cu2+为模板的壳聚糖交联多孔微球(Cu-CSCPM)对溶液中Cu2+的吸附性能,为该材料应用于去除废水、果蔬汁等有毒重金属铜离子提供理论基础。首先制备了Cu2+印迹壳聚糖交联多孔微球,并表征了微球的一些物理化学性质;其次采用静态吸附法研究了该微球对Cu2+的吸附行为。结果发现,制得的微球表面多孔,含有活性-NH2,其含水量为69.59%,树脂骨架密度为1.22g/cm3,孔度值为73.68%,交联度为82.42%。初始浓度为60mmol/L、吸附温度40℃、pH=4.0时,Cu-CSCPM对Cu2+的饱和吸附容量为1.89mmol/g。Cu-CSCPM再生5次对Cu2+仍然具有较高吸附容量。     

ε-聚赖氨酸吸附条件的优化

以吸附率为指标,通过单因素试验比较了5种不同的树脂类型、p H值、溶质浓度和树脂量对ε-聚赖氨酸(ε-PL)的吸附效果,进一步采用响应面设计优化了HZD-3B和D155树脂的吸附条件,分析了两种树脂吸附ε-PL的吸附等温线以及吸附动力学曲线。结果表明,试验的5种树脂中,HZD-3B和D155树脂的吸附效果较好。HZD-3B最佳静态吸附条件为:溶液起始p H 8.5、起始浓度40g/L、树脂用量150g/L、温度25℃、吸附13h,ε-PL的最大吸附率是97.69%;D155最佳静态吸附条件为:溶液起始p H 8、起始浓度40g/L、树脂用量150g/L、温度25℃、吸附14h,ε-PL的最大吸附率是96.84%;等温线数据拟合均较符合Freundlich方程,动力学数据拟合均较符合二级动力学方程。发酵液验证试验结果显示,ε-PL最大吸附量与纯品吸附量基本一致。     

木质素磺酸钙改性丙烯酸树脂对水中甲基橙的吸附研究

以木质素磺酸钙(LS-Ca)、丙烯酸(AA)为原料,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂制备了木质素磺酸钙改性丙烯酸复合吸附树脂(LSAA).采用红外光谱、扫描电子显微镜、热重分析、比表面分析和吸附实验对LSAA树脂的性能进行表征.结果显示,LSAA树脂的初始分解温度为291.2℃,具有良好的热稳定性;表面粗糙,介孔丰富,树脂表面有较丰富的羟基等活性基团.LSAA对甲基橙的吸附过程受p H值的影响,298 K,p H=3时,24 h吸附量为188.33 mg/g;Langmuir和Freundlich方程均能较好地拟合甲基橙在LSAA树脂上的吸附等温线,吸附动力学过程符合准二级动力学方程,吸附为以物理吸附为主的放热过程.KannanSundaram模型拟合说明,LSAA的吸附过程分为吸附剂表面吸附、孔道缓慢扩散及小孔缓慢扩散3个阶段,直线都不经过原点,内扩散不是控制吸附过程的唯一步骤.     

三聚硫氰酸交联聚氯乙烯树脂的合成及其对Cu~(2+)的吸附性能

以三聚硫氰酸为原料,邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为增塑剂,聚氯乙烯为大分子骨架,在MgO的存在下,合成得到了三聚硫氰酸交联聚氯乙烯树脂.对交联树脂吸附重金属离子的性能研究表明,合成树脂对Cu2+的吸附容量及选择性最大,在实验条件下吸附量达到1.056mmol/g;对其他金属离子吸附量很小,甚至不吸附.     

L-苯丙氨酸树脂对Cu2+络合性能的研究

研究了经聚苯乙烯氯乙酰树脂(PS-Ace-Cl)制得的PS手性苯丙氨酸树脂(PS-Ace-Phe)对Cu2 的吸附性能,即通过pH、时间、Cu2 浓度等条件的改变,研究了PS-Ace-Phe对Cu2 的吸附,得到了Cu2 的最佳吸附条件:Cu2 溶液浓度为100 mmol/L,pH为6.0～8.5,吸附时间5h,此时吸附效率可达98%,树脂的最高吸附量为2.03 mmol/g,且不同Phe担载量的树脂对Cu2 的吸附率都可大于90%,PS-Ace-Phe对Cu2 的吸附可达近1∶1,说明PS-Ace-Phe对Cu2 的吸附属络合作用.同时得到吸附树脂的稳定存在条件:Cu2 溶液浓度为10mmol/L,pH为2.0～8.0时,该树脂对Cu2 的吸附稳定性可达24h.     

大孔螯合树脂HZ401吸附去除废水中的铅

通过静态吸附实验,研究了大孔螯合树脂HZ401吸附去除废水中铅的性能.探究了时间、树脂用量、废水中铅的初始浓度、p H、温度、转速等条件对树脂吸附铅效果的影响,分析了吸附等温线和吸附动力学过程.结果表明:在研究范围内,HZ401树脂对铅的吸附率可以达到95%以上,返洗率几乎达到100%.树脂对铅的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,同时符合准一级动力学Lagergren方程和准二级动力学Lagergren方程.HZ401树脂可以用于废水中痕量铅的去除.     

Cu(Ⅱ)负载疏松多孔型羟胺改性聚丙烯腈-衣康酸对水中微量砷的吸附

以丙烯腈和衣康酸为原料合成了聚丙烯腈-衣康酸[P(AN/IA)],与盐酸羟胺反应得到偕胺肟基聚丙烯腈-衣康酸[AO-P(AN/IA)],进一步与Cu(Ⅱ)配位得到Cu(Ⅱ)负载偕胺肟基聚丙烯腈-衣康酸[AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)]聚合物配体交换树脂。通过红外光谱和扫描电镜对AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)的结构进行了表征,并研究了AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)对砷的吸附性能。AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)在p H 3时对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)有最大吸附量,分别为0.56mg/g和0.51mg/g。AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附过程均符合拟二级动力学方程,遵循Langmuir吸附等温式。尽管存在干扰离子,AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附选择性仍然比较好。吸附(固定床)实验表明,AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)对含砷模拟废水具备优良的分离与重复使用性能。     

新型两性吸附树脂的研制与性能研究

以对氨基苯磺酸、苯酚、甲醛为基本原料,设计并合成了内盐结构稳定、对 (NH4)2SO4有较大亲合力的新型两性吸附树脂-PSN树脂,研究了PSN树脂对 (NH4)2SO4的吸附性质,同时研究了PSN树脂对 (NH4)2SO4的吸附等温线的静态性能。实验结果表明,PSN树脂对 (NH4)2SO4的吸附是以分子吸附形式进行,常温下PSN树脂对与自身结构相似的 (NH4)2SO4饱和吸附量可达3.16mmol/g干树脂,吸附等温线符合Langmuir等温方程。     

染料预负载树脂对Cu(Ⅱ)的吸附作用特性

通过预负载实验,研究了染料预负载超高交联吸附树脂NDA-150对Cu(Ⅱ)的作用特性。研究结果表明,NDA-150负载酸性蓝29的能力很强,但对Cu(Ⅱ)吸附极弱。预负载酸性蓝29显著提高了NDA-150对Cu(Ⅱ)的吸附能力,而且随染料负载量的增加,Cu(Ⅱ)的吸附量呈阶段性的线性增长,单位增长倍率先增后降呈现两个阶段。FT-IR和XPS的表征结果显示,固相上染料分子中磺酸基、氨基及羟基参与了对Cu(Ⅱ)的吸附,这为染料预负载增强了树脂对Cu(Ⅱ)的吸附亲和力提供了直接证据。通过Ca(Ⅱ)屏蔽位点实验,表明固相中染料分子主要为Cu(Ⅱ)的吸附提供离子交换位点,此外还提供部分螯合位点。由此可见,超高交联吸附树脂NDA-150有可能同时去除废水中染料及共存重金属离子。     

新型多胺树脂选择性去除焦磷酸镀铜清洗废水中Cu~(2+)的特性

焦磷酸镀铜清洗废水中含有大量的络合态铜离子,本文对比研究了不同类型树脂对焦磷酸-铜络合体系中Cu~(2+)的去除性能,发现自合成多胺树脂PAMC在相关pH范围内对Cu~(2+)的吸附量远超商业离子交换树脂和螯合树脂32%～2个数量级。Cu~(2+)的等温线更符合Langmuir模型,焦磷酸根与Cu~(2+)的摩尔浓度比从4增大到25,Cu~(2+)的吸附量下降了27%。通过形态分析、动力学研究以及XPS表征分析发现,99%的Cu~(2+)是以Cu(P_2O_7)_2~(6-)和Cu(HP_2O_7)_2~(4-)形式存在,PAMC树脂对[Cu-P]络合物组分的吸附亲和力远高于自由态焦磷酸根离子,其主导机制可能为是络合态铜离子通过配位作用和静电作用分别与树脂表面的中性氨基和质子化氨基结合。实际废水动态吸附实验表明,在1BV/h的流速下,前80BV出水中Cu~(2+)浓度低于0.3mg/L,1BV 12%的硫酸和4BV水可完全再生树脂,再生液中Cu~(2+)最大浓度为22g/L。结果表明,PAMC树脂适用于焦磷酸镀铜清洗废水中Cu~(2+)的深度去除和资源回收。     

淀粉磷酸酯基高吸水树脂对Cu2+的等温吸附行为研究

含重金属离子废水的处理一直是人们关注的重点和难点.近年来,吸附法是处理重金属废水的一种比较有效的方法。本文以马铃薯淀粉磷酸酯为原料合成高吸水树脂,并且检测了高吸水树脂对Cu2+的静态等温吸附性能。讨论了不同丙烯酸中和度的高吸水树脂产品、Cu2+离子浓度、树脂用量和吸附时间对吸附容量的影响,并由X射线光电子能谱验证了铜离子在树脂上的吸附。     

吡啶多胺壳聚糖微球对抗生素和Cu(Ⅱ)的共去除特性研究

以自合成的吡啶多胺壳聚糖微球(CNP)为吸附剂,考察了其对典型抗生素[磺胺甲恶唑(SMZ)、环丙沙星(CIP)、四环素(TC)]和Cu(Ⅱ)的共去除行为。pH值为5时,在单组分的抗生素体系中,CNP对磺胺甲恶唑的吸附量为0.41mmol/g,然而对环丙沙星和四环素的吸附量几乎为零。在抗生素和Cu(Ⅱ)的复合体系中,少量抗生素的引入对Cu(Ⅱ)的吸附均具有促进作用,当抗生素浓度大于0.50mmol/L时,就会有微小的抑制。相对于单组分Cu(Ⅱ)体系,当SMZ浓度为0.5mmol/L时,CNP对Cu(Ⅱ)的吸附量增加了20.2%。少量Cu(Ⅱ)的引入对抗生素的吸附同样也具有促进作用,CNP对环丙沙星和四环素的吸附量随Cu(Ⅱ)浓度的增加逐渐增大。通过Zeta电位、ESI-MS、FT-IR和XPS分析了CNP对抗生素和Cu(Ⅱ)的吸附机理,抗生素与Cu(Ⅱ)之间在CNP的多胺活性位点上存在竞争和桥联两种作用。当抗生素浓度较低时,桥联作用占主导,使得吸附量增大,当抗生素浓度进一步增大时,两者对吸附位点的竞争作用逐渐增强,使得吸附量有小幅降低。     

新型反相分配及强阳离子交换固相萃取材料对三聚氰胺的吸附性能研究

采用高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)技术研究了新型反相分配和强阳离子交换固相萃取柱的性能,确定了该新型固相萃取柱的最佳p H值、最佳流速、最大吸附容量及饱和吸附容量。研究了新型固相萃取柱对三聚氰胺在不同起始浓度下的吸附动力学和不同温度下的吸附热力学性能,并对吸附等温线数据进行了拟合。结果显示:该新型固相萃取柱的最佳吸附p H值为5.0,最佳流速为1.0 m L/min,最佳洗脱体积为1.0 m L,最大吸附量为900μg。30℃下该萃取柱的饱和吸附容量为81.45μg/mg。该吸附过程符合准二级动力学吸附模型,吸附等温线符合Langmuir吸附模型,且该过程为自发进行的吸热反应。