螯合樹脂處理含汞廢水的應(yīng)用研究.pdf

1、螯合樹脂是近年來研究較為廣泛的吸附功能材料,廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù),分離提純,重金屬及某些有效成分的富集回收等方面。聚氯乙烯行業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量的含汞廢水,而目前的廢水處理和汞資源回收工藝還存在著很大的提升空間,因此,針對(duì)該行業(yè)的廢水實(shí)際特點(diǎn),制備具有優(yōu)異吸附性能的螯合樹脂,并設(shè)計(jì)出能夠高效回收汞資源的處理工藝,具有重大意義及發(fā)展前景。
　　本論文主要內(nèi)容如下:
　　(1)以三乙烯四胺作為親核試劑,選用氯甲基化的聚苯乙烯樹脂微球(氯球

2、)作為母體,最終制備出PS-TETA型螯合樹脂。通過FT-IR、EA、BET、TG等方法對(duì)樹脂進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征,并探索最佳合成條件。以模擬含汞廢水為樣品,考察了PS-TETA螯合樹脂的吸附性能,并探討了吸附機(jī)理。結(jié)果表明,PS-TETA螯合樹脂的靜態(tài)吸附容量為2.098 mg/g,動(dòng)態(tài)吸附容量為360.3 mg/g,2 mol/L的HCl+3％的硫脲溶液為最佳洗脫液,可重復(fù)使用3次以上;吸附過程受液膜擴(kuò)散模型控制,吸附等溫線接近于Langm

3、uir等溫吸附模型,吸附容量隨溫度升高而增大,20℃時(shí)其吉布斯自由能變?chǔ)=-18.04 kJ/mol,即吸附過程可自發(fā)進(jìn)行。
　　(2)以雙氰胺作為親核試劑,選用氯甲基化的聚苯乙烯樹脂微球作為母體,最終制備出 PS-DCDA型螯合樹脂。該螯合樹脂的靜態(tài)吸附容量為3.328 mg/g,動(dòng)態(tài)吸附容量為449.7 mg/g,1mol/L的HCl+6％的硫脲溶液為最佳的洗脫液,其單次的洗脫率能高達(dá)98.84％,可重復(fù)使用5次以上,并且在

4、常見二價(jià)金屬離子與汞離子共存的條件下依然具有很高的選擇吸附性能;吸附動(dòng)力學(xué)結(jié)果顯示吸附過程受顆粒擴(kuò)散模型控制,并符合Langmuir等溫吸附模型,吸附容量隨溫度升高而增大,20℃下其吉布斯自由能變?chǔ)=-23.66 kJ/mol,即吸附過程可自發(fā)進(jìn)行。
　　(3)以 D315弱堿性大孔陰離子交換樹脂為載體,以化學(xué)氧化法合成了D315負(fù)載聚苯胺型導(dǎo)電螯合樹脂。通過 Agilent-34410A/11A型數(shù)字萬用表測(cè)定了聚苯胺以及D3

5、15-PAN螯合樹脂的電導(dǎo)率。通過FT-IR、EA、BET、TG等方法對(duì)D315-PAN螯合樹脂進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征,測(cè)定其吸附性能,并探討吸附機(jī)理。結(jié)果表明,D315-PAN螯合樹脂對(duì)Hg2+的靜態(tài)飽和吸附容量為1.848 mg/g,動(dòng)態(tài)吸附容量為325.9 mg/g。最佳的吸附pH值為4。最佳的洗脫成分為1mol/L的HNO3+5％的硫脲溶液,一次洗脫率可達(dá)97％以上。D315-PAN螯合樹脂對(duì)汞離子的吸附過程可以用Freundlich等溫

6、方程來描述;而吸附動(dòng)力學(xué)顯示,螯合樹脂對(duì)Hg2+的吸附動(dòng)力學(xué)受液膜擴(kuò)散模型控制。吸附熱力學(xué)表明,20℃的溫度下,ΔG=-6.85 kJ/mol<0,即吸附反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。
　　以D315-PAN螯合樹脂為柱內(nèi)填充物,制備成吸附-電解還原柱,選定電解條件,測(cè)定汞離子過柱后的電解還原量。結(jié)果表明,適宜的電解條件是以碳棒作為正極、銅網(wǎng)作為負(fù)極、在電解體系內(nèi)加入鹽橋,WY-30-2A型晶體管穩(wěn)壓電源電壓為0.9 V。儲(chǔ)備液汞離子濃度為95