大孔吸附树脂在含酚废水中的应用研究  

[摘要]本文主要介绍了SD300树脂吸附法处理工业含酚废水的试验结果和应用实例，结果表明，吸附树脂具有好的吸附性能、吸附容量和洗脱性能，吸附树脂物化性能稳定。

[关键词]大孔吸附树脂；含酚废水；应用

1 前言

^{含酚废水主要来自石油化工厂、树脂厂、塑料厂、合成纤维厂、炼油厂和焦化厂等化工企业。它是水体的重要污染物之一，我国规定挥发酚的排放标准为0.5mg/L[1]。酚类化合物是一种原型质毒物，所有生物活性体均能产生毒性。人如果长期饮用被酚污染的水能引起慢性中毒，出现贫血、头昏、记忆力衰退以及各种神经系统的疾病，严重的会引起死亡。含酚废水不仅对人类健康带来严重威胁，也对动植物产生危害[2]。毫无疑问，含酚废水排入水体或用于灌溉均需经过治理处理，使之符合达到国家要求的排放标准。}

^{处理含酚废水用较多的是活性炭吸附。本文研究了大孔吸附树脂处理含酚废水，大孔吸附树脂是内部呈交联网络结构的高分子珠状体，具有优良的孔结构和很大的比表面积，通过范德华引力可从水中吸附有机溶质[3]，实现废水中有机物的富集和分离[4]。与其它方法相比，大孔树脂吸附法具有吸附效果好、脱附再生容易、性能稳定、适用范围宽、实用性好、可实现综合利用等特点，是处理含酚工业废水的有效方法。}

2 试验部分

2.1仪器和试剂

2.1.1仪器：内径10mm玻璃吸附柱，721分光光度计，25mL磨口比色管

2.1.2试剂：A.R苯酚，A.R丙酮，4-氨基安替比林，铁氰化钾，浓氨水，氯化铵。

2.2实验过程

在吸附柱中加入10~11ml大孔吸附树脂，用10~20BV丙酮慢速淋洗树脂，淋洗液与水混合后无明显的油珠滴，则证明树脂已洗净，再用10~20BV的去离子水淋洗树脂，排尽气泡。以浓度为6500mg/L的苯酚水以流速为3.0~3.5ml/h的速度通过吸附柱，分段检测流出液苯酚的浓度。当接近吸附终点时，每次分析的流出液的体积应为5~2ml。当流出液苯酚浓度达到10mg/L时为吸附终点。树脂失效后，进行再生，用纯水以2BV/h的流速将残留苯酚洗出，清洗五个树脂床层后，用2倍树脂体积4%的氢氧化钠溶液进行洗脱，收集洗脱液。

2.3实验结果

不同周期吸附数据见表1，吸附曲线见图1；不同周期的吸附容量、洗脱量和解析率见表2。

表1  不同周期流出液中苯酚浓度（mg/ml）及树脂吸附酚量（g/L-R）

图1   不同周期流出液中苯酚浓度（mg/ml）变化曲线

表2  不同周期树脂吸附容量、洗脱量和洗脱率

2.4数据分析

从五个周期的试验数据来看，SD300树脂对苯酚吸附容量高达100g/L-R。五个周期的运行结果基本一样，说明SD300树脂的重复性好、洗脱率高。SD300作为一种大孔吸附树脂，具有特殊的孔结构和比表面积，非常适合吸附酚类物质。经洗脱后，此树脂可重使用。同时，该树脂抗污染能力强，具有很高的吸附能力、耐温性、稳定性和机械强度，非常适合实际生产。

2 应用实例

常州永泰兴化工公司采用烷氧基化法生产对硝基苯乙(甲)醚，经还原制得对氨基苯乙(甲)醚，在生产过程中由于有副反应存在，产生大量的含酚废水。国内外有大量的报导采用大孔吸附树脂处理含酚废水，大孔吸附树脂是一类不含离子交换基团,具有大孔结构的高分子吸附剂。理化性质稳定,不溶于酸、碱及有机溶剂,对有机物有浓缩、分离的作用,且不受无机盐类及强离子、低分子化合物的干扰。其吸附性能与活性炭相似,与范德华力或氢键有关。同时,网状结构和高比表面积,使得其具有筛选性能。了解到可采用大孔吸附树脂代替活性碳处理含酚废水，该公司经过大量应用对比试验，最终选用国内离子交换树脂行业具有先进制造技术和应用技术的龙头企业----浙江争光实业股份有限公司开发的SD300树脂处理该废水。

2.1 试验情况

^{该系统交换器装填5m3大孔吸附剂SD300，废水pH=5，运行流速5～7BV／h，温度90～100℃下吸附，经处理的废水中对酚浓度可从2500～5000mg／L下降到5mg／L以下，以10%氢氧化钠溶液为洗脱剂，解吸流速1～2BV／h，50℃解吸，对酚的回收率可达90％以上，回收产品的质量较好，可加以综合利用。}

SD300树脂实际应用的废水中酚浓度为4500～5000mg／L，不同周期吸酚数据见表3，吸附曲线见图2；不同周期的吸附容量、洗脱量和洗脱率见表4。

表3  不同周期流出液中苯酚浓度（g/ml）及树脂吸附酚量（g/L-R）

图2   不同周期流出液中苯酚浓度（g/L）变化曲线

表4  不同周期树脂吸附容量、洗脱量和洗脱率

2.2 试验树脂性能评价

为了观察树脂应用于实际生产中性能变化，在两年的生产中我们对树脂取样进行分析检测，同时与新树脂的性能进行对比。试验结果见表5。

表5  SD300运行初期和运行两年性能对比

从上表看，SD300树脂在运行两年来，树脂的性能基本上没有发生大的变化，说明树脂在使用一年后树脂交换能力基本上还保持新树脂的能力。树脂有效粒径有所降低，这是因为树脂在使用一年后，由于受转型体积发生变化以及树脂在反洗冲洗过程中的影响，树脂难免会受到磨损，少量的树脂颗粒变细。树脂的磨后圆球率下降幅度仅为4.96%，树脂仍保持圆球状，说明SD300整体的强度并没有发生很大变化。SD300树脂使用两年后，其性能基本上没有发生变化，还完全可以用于实际生产。

3 结论

综合SD300树脂对含酚废水的吸附和洗脱试验以及树脂在现场使用两年后性能的变化，可以得出以下结论：

3.1采用大孔吸附树脂可以很好地处理含酚废水。树脂对酚的吸附选择性很高，吸附率通常大于99％，COD明显降低。废水经吸附后，一般都可达标，且不产生二次污染。用稀碱或有机溶剂脱附，洗脱率可达95％以上，且脱附高峰集中，无拖尾现象。

3.2吸附树脂有较高的耐氧化、耐酸碱、耐有机溶剂的性能，机械强度较好，可在150℃以下长期使用，在正常情况下，树脂年损耗率小于5％。

3.3此法可富集回收其中大部分酚类产品或原料，与其它方法相比，此法工艺简单，不需要特殊设备，技术容易掌握，可实现自动化。装置运转过程中热能、电能消耗较低，通常回收产品的价值可与处理装置的运转费用相当，有的尚有盈余。使用大孔吸附树脂既可以很好地处理含酚废水，保护环境，又能回收产品，变废为宝，具有很好的经济效益和社会效益。