高选择性树脂吸附工业废水中苯酚的研究进展

徐颖 李贺 黄艳 王春程

【摘要】工业废水中酚基化合物给人们的生活、生产带来了极大的危害。而传统的碳吸附法又存在诸多弊端。本文将从高选择性吸附树脂吸附的角度研究工业废水中苯酚的处理方法论述大孔吸附树脂的吸附机理及大孔吸附树脂在吸附工业废水中苯酚方面的应用

【关键词】工业废水；苯酚；大孔吸附树脂

引言

酚基化合物是一种原生质毒物，可使蛋白质凝固使细胞遭到破坏，从而失去活性。酚类在水体中含量过大会抑制水生物的生长；酚类含量超过5mg/L鱼类就会大量死亡；长期用含酚废水灌溉农作物会导致农作物枯萎、死亡；饮用被酚污染过的水会使人出现贫血、头昏眼花等症状。 [1]焦化厂、铁矿厂、炼油厂、制药厂等都会产生含有苯酚的废水。目前，工业废水中苯酚普遍使用活性炭处理，但活性炭吸附选择性差、 解吸困难、难以再生循环使用。大孔吸附树脂因其结构易于调控、吸附选择性高、 稳定性高、可再生使用等诸多优点，在近年来的工业废水处理中发挥着越来越重要的作用。

大孔吸附树脂是一种具有多孔立体结构、 人工合成的有机高分子聚合物。它通过范德华引力与被吸附的分子相互作用，利用巨大的比表面进行物理吸附。实际应用中，对一些与其骨架结构相近的分子如芳香族环状化合物具有很强的吸附能力。大孔吸附树脂吸附苯酚是基于氢键-疏水协同作用。在水溶液中树脂骨架的疏水性保证了它与苯酚分子之间氢键作用，一方面疏水作用力使苯酚分子克服水分子的干扰而有效地接近吸附树脂上的氢键作用位点。另一方面过强的疏水作用力将导致树脂吸附选择性下降。所以水溶液中氢键作用的发生并不意味着吸附选择性的必然提高。[2]吸附树脂的设计主要是将树脂疏水性和氢键功能基团的种类、含量之间进行精确调控， 使树脂的疏水、氢键作用的协同效应发挥重要的作用，在维持树脂的高吸附容量的同时，大大增加树脂的吸附選择性。

早在1991年，北京燕山石化公司将大孔吸附树脂吸附苯酚工艺投入正常运行。采用CHA一101树脂，以4一SBV/h的流速进行吸附含苯酚4000一20000mg/L的废水，酚去除率大于98%，COD去除率为50%。以丙酮为脱附剂，1一ZBv/h的流速在室温下脱附，脱附率近100%，可有效回收丙酮和苯酚，实现了资源的可循环再生。[3]2000年，南京大学环境学院许昭怡指出大孔树脂吸附法对酚类的选择性吸附很高，且不受无机盐的影响。用于低浓度和高浓度时，吸附率将会大于99%；在用稀碱或者有机溶剂脱附时，脱附率能达到95%以上。[4] 南开大学徐莉指出在使用NKA-?树脂吸附含有1，2-苯二酚的废水时，在25℃下，6 BV/h流速吸附可以达标排放，吸附量30g/L。[5] 2002年，中国科学院刘俊峰等人用H-103大孔树脂处理酚浓度为520 mg/L、COD浓度为3 200 mg/L的废水，酚的去除率达到99%。[7] 2012年Guo等[4]利用HPD-950型吸附树脂处理苯酚和1，3-苯二酚。研究表明，苯酚的吸附适合Langmuir模型，1，3-苯二酚的吸附符合Freundlich模型，大孔吸附树脂的氨化有利于苯酚吸附在酚醛树脂上，硫化却部利于苯酚的吸附。[8]

展望

大孔吸附树脂的已经越来越多的应用于综合废水处理。关于吸附树脂的研究重点应集中在以下几个方面。（1）将大孔树脂吸附与其他处理法 （如催化氧化工艺等） 组合应用，充分发挥大孔吸附树脂对废水的处理。（2）对比国外同类产品，国内商品化大孔树脂的吸附容量、孔结构性能和机械强度有待进一步提高，开发具有高安全性安全、高吸附容量、优良孔结构和高机械强度的吸附树脂将是相关领域工作者的一项重要课题。（3）发展大孔树脂吸附分离工艺自动化，将树脂的静态吸附、解吸、生物再生合理衔接起来也将是未来的发展方向。

参考文献：

[1]陈朝东，张志强，赵谊颂.工业废水处理.废水中酚的来源，2007.1：61

[2]张丽轩，麻 宁，于 丽.高选择性吸附树脂结构设计及在天然产物提取分离中的应用（ 南开大学高分子化学研究所，功能高分子材料教育部重点实验室，天津300071 ）

[3]许昭怡，张全兴，陈金龙.大孔树脂吸附法在含酚废水处理中的应用（南京大学环境学院，南京210093）

[4]徐莉，马洪涛.大孔树脂吸附法处理模拟邻苯二酚生产废水的研究[J].离子交换与吸附.2000.16（1）： 66-71.

[5]邱慧琴.DA-201树脂回收净化废水中苯酚的研究[J].上海大学学报（自然科学版）.2000.6（3）：266-268.

[6]刘俊峰，易平贵，胡爱国.过滤-树脂吸附法处理焦化废水的研究[J].煤化工.2002.30（3）：59-62.

[7] Guo Xiali， Wang Jing， Wang Yan， et al. Research of phenols adsorption from simulated coal-gasification wastewater by resin[ J].Procedia Environmental Sciences： Part A，2012，12： 152 - 158.