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本文针对癸二酸生产过程中的中和液所含色素具有酚羟基这一特点,合成了吡啶基修饰大孔脱色树脂(NDA288),同时合成了二甲胺、三甲胺和吡啶基修饰复合功能超高交联树脂(NJ-1、NJ-2和NJ-3)作为参照。研究了苯酚、间苯二酚、间苯三酚及多元酚类化合物丹宁酸在四种树脂上的静态平衡吸附行为,并与常用的脱色剂粉末活性炭作对比。
研究结果表明:
(1)在实验温度范围内,酚类化合物在树脂上的静态平衡吸附数据用Freundlich方程能够很好的拟合。四种树脂对酚类化合物的吸附过程是树脂的比表面积、功能基团以及吸附质的极性、分子尺寸等因素综合作用的结果。对于极性较小的吸附质,树脂的比表面积所起的作用较大;而对极性较大的吸附质,树脂上修饰的功能基团的作用明显;大孔吸附树脂NDA288更适合于大分子物质的吸附,而孔径分布以微孔为主的NJ系列树脂对大分子吸附质吸附的筛分效应明显。
(2)活性炭对苯酚、间苯二酚和间苯三酚的吸附容量远大于NDA288和NJ系列树脂,但对于大分子的丹宁酸来说,活性炭的吸附容量与树脂相当。比表面积和孔径是影响酚类化合物在活性炭上吸附的主要因素,极性基团的影响较小。
(3)吸附热力学研究表明,四种树脂对酚类化合物的吸附都是自发的过程。树脂对苯酚、间苯二酚和间苯三酚的吸附是放热的、由焓推动的过程,而树脂对丹宁酸的吸附是吸热的、由熵推动的过程。
研究了酚类化合物在四种树脂上的静态吸附动力学行为,结果表明:苯酚、间苯二酚和间苯三酚在四种树脂上的吸附均未见明显拐点,而丹宁酸在树脂上的 吸附则出现了短暂的平台。分子尺寸最小的苯酚在所有树脂上的吸附动力学数据均能用膜扩散模型很好的拟合,其余的三种酚类化合物在NDA288树脂上的吸附动力学数据均较好的符合膜扩散模型,而它们在NJ系列树脂上的吸附动力学数据则更好的符合颗粒内扩散模型。这主要是受树脂表面功能基团和孔径,以及吸附质分子大小的影响。
在上述研究的基础上,研究开发了大孔吸附树脂NDA288对癸二酸生产中和液的脱色工艺。采用吸附—脱附固定床工艺,通过实验对工艺条件进行了优化。NDA288树脂脱色加NDA99树脂除酚工艺比原工艺得到的癸二酸产品多,且出水的苯酚含量和CODCr较少,这不仅提高了癸二酸生产工艺的技术水平,而且减少了含酚废水的排放,为废水的后续处理奠定了有利的基础。经吸附-脱附稳定性实验证明,NDA288树脂脱色工艺运行效果稳定。