芳香酸離子交換樹脂的設計合成及吸附行為研究.pdf

1、芳香酸是重要的化工原料和有機合成中間體，其廢水具有水量大、濃度高、無機鹽含量高、毒性大、可生化性差等特點，常規(guī)廢水處理技術很難奏效。離子交換法對于去除廢水中的芳香酸有較好的效果，但長期以來離子交換樹脂功能基的選擇一般依賴于傳統(tǒng)經(jīng)驗，缺乏必要的理論指導。
　　本文嘗試利用計算化學方法，采用GAUSSIAN09軟件模擬計算不同功能基團的大孔陰離子交換樹脂與苯磺酸、苯甲酸和苯酚的相互作用，比較吸附質(zhì)和樹脂結構單元復合物的能量及NBO電荷

2、的轉(zhuǎn)移趨勢，探討其相互作用的強弱，用于研究其作用和機理指導樹脂合成。以此為依據(jù)合成樹脂進行吸附性能測試實驗，研究了pH值、溫度、鹽含量、時間等因素對樹臘吸附性能的影響。
　　軟件計算結果表明，6.31g(d，p)基組、LC-WPBE方法適合此模型計算;樹脂吸附上述芳香酸均為1∶1結合;同種樹脂對苯磺酸、苯甲酸和苯酚的吸附結合能依次降低，不同樹脂對同一芳香酸的結合能也有所差異;吸附苯磺酸主要是靜電作用，吸附苯酚主要是氫鍵吸附，吸附苯

3、甲酸的作用力介于氫鍵和靜電作用之間;硫酸根離子和樹脂的結合能大于苯磺酸、苯甲酸和苯酚，可預見硫酸根離子對芳香酸存在較強的競爭吸附作用。
　　靜態(tài)吸附實驗結果表明，苯磺酸、苯甲酸最佳吸附pH為2-4，苯酚在pH小于9時的吸附量穩(wěn)定且較高，大于9后迅速降低;樹脂對苯磺酸，苯甲酸和苯酚吸附過程符合Langmuir吸附模型，為自發(fā)進行的放熱過程;共存的高濃度SO42-對樹脂吸附苯磺酸、苯甲酸和苯酚的負面影響依次降低，仲胺樹脂抗鹽性強于叔胺

4、樹脂;準二級動力學模型適合描述樹脂吸附三種芳香酸的過程，且吸附苯酚的速率大于吸附苯磺酸和苯甲酸;苯磺酸-苯甲酸的復合體系中，苯磺酸占吸附主導地位，其與苯甲酸的吸附選擇系數(shù)在20-100;苯磺酸-苯酚體系中，苯磺酸占吸附主導地位，且各樹脂的吸附選擇系數(shù)在20-30之間;苯甲酸-苯酚體系中，苯甲酸吸附占主導地位，苯酚基本不吸附，分離系數(shù)最高達到2000以上。靜態(tài)脫附實驗結果表明，用NaCl水溶液脫附時，脫附率大小順序為苯磺酸＞苯甲酸＞苯酚，