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树脂吸附法作为工业废水治理与资源化新技术之一,已在环保治理工程中获得广泛应用。树脂吸附技术由吸附阶段和脱附阶段有机组成。针对树脂吸附特性,国内外学者已经开展了大量的研究工作;而针对树脂脱附特性的系统研究则报道甚少。众多工程实例表明,树脂的脱附性能与吸附性能一样重要,直接关系到树脂吸附法的技术可行性和经济可行性。因此,系统研究脱附行为和机理对设计新型吸附树脂和推广树脂吸附法是十分必要的。
本论文以对硝基酚为目标污染物,以超高交联吸附树脂NDA-701为对象,并以大孔吸附树脂XAD-4和颗粒活性碳GAC-1为对比,重点研究了孔结构对对硝基酚脱附行为的影响,为新型吸附树脂的研制及树脂吸附法的实际工业应用提供相关的理论指导。本论文系统研究了水体系中对硝基酚在三种材料内外表面上的静态脱附动力学,评价了多孔材料的吸附-脱附滞后性;在氢氧化钠水溶液脱附体系中,开展了最佳碱当量优选、静态脱附动力学以及固定床动态脱附研究。研究结果表明:(1)在水体系中上述三种多孔材料的脱附动力学吻合快速-慢速一级两阶段脱附动力学模型,其脱附率均随着体系温度的上升而增加;随着多孔材料微孔量的增加,快速脱附分数不断减小、慢速脱附分数不断增加。吸附-脱附滞后性研究表明:XAD-4和NDA-701树脂的滞后性系数为1左右,属于可逆滞后性;而GAC-1的滞后性系数均大于2,属于不可逆滞后性。(2)XAD-4和NDA-701的最佳脱附碱当量比为1.2,脱附平衡液pH值分别达9和10时实现完全脱附;在10倍碱当量情况下,GAC-1脱附率只有81%左右。氢氧化钠水溶液脱附动力学研究表明:脱附动力学吻合伪二级脱附动力学,升高温度提高脱附速率;增加碱当量,XAD-4和NDA-701的脱附速率基本无变化,而GAC-1的脱附速率明显增加。固定床动态脱附研究结果表明:脱附温度为333K时,以2BV2%的NaOH水溶液作为脱附剂(碱当量比为1.68),NDA-701可以实现完全再生,与实际工程应用相比(碱当量比约为5),具备节能减耗的空间。
总之,超高交联吸附树脂NDA-701具有双峰孔分布结构,呈现出良好的吸附-脱附性能,在工业废水治理与资源化领域是一种优良的多孔吸附材料。