磁性凹土树脂再生性能的研究(附件)
在水处理中，离子交换树脂的应用非常广泛，且离子交换工艺具备综合回收、提高效率、深层净化的优点。随着各行各业的急速发展，水中污染物日益增加，废水的处理也变得越来越重要。常规的深度处理工艺都存在一定的缺陷且成本高，利用率低，这意味着离子交换技术必不可少。针对本课题制备丙烯酸结构的磁性凹土树脂，对其再生性能进行研究。在常规的再生方式有逆流再生、顺流再生等。本实验探讨了不同再生剂（酸、碱、盐）对磁性凹土树脂再生性能恢复的影响，在最佳再生剂的条件下，再从再生剂的浓度和可再生的次数对再生性能进行研究。由于制备的材料有磁性，所以可回收利用，凹土作为复合材料制备成本降低，有利于工程化运用，从而降低成本，提高吸附效率。通过再生性能研究发现，以选用NaCl溶液作为再生剂效果最佳，NaCl溶液的浓度为15% 时效果最佳，磁性凹土树脂的吸附效果随着再生次数的增加而略微下降，当再生次数达到20次时，吸附效果大幅度下降，难以再进行再生。关键词 离子交换树脂，磁性凹土树脂，再生性能
目 录
1 引言 3
1.1 国内微污染水源概况及国内外处理现状 3
1.2 磁性树脂再生性能研究现状 3
1.3 引入凹土的意义及其研究现状 4
1.4 选题的意义 5
2 实验部分 6
2.1 实验试剂 6
2.2实验仪器 7
2.3 磁性凹土树脂的制备 8
2.4 材料的理化性质表征方法 10
3 结果与讨论 12
3.1 材料的表征结果 12
3.2 再生性能的研究
结 论 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
1 引言
1.1 国内微污染水源概况及国内外处理现状
据我国环境状况公报知，我国七大流域和多个河流的国控断面，劣Ⅴ类水质的断面比例为9.0%[1]。随着我国工业化程度的提高和环境的发展，水中的污染物数量和种类日益增加，尤其是那些难降解的物质。越来越严重的水体污染，不仅加剧了水资源的使用紧张，同时对人类的健康存在很大的威胁。我国多处湖泊水处于富营养状态，水质较差，而饮用水是人们必不可少的，保护水资源和 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
改善水质已经成为人们共同努力的方向，因此开发能经济、高效去除水中污染物的新型水处理工艺具有重要意义。目前我国大部分自来水厂的污水处理工艺使用以往的常规的深度处理工艺都具有一定的缺点：（1）强化混凝工艺的缺点是其对亲水性小分子有机物去除率较低[2]；（2）臭氧活性炭联用的缺点是会有许多亲水性小分子有机物产生，并且在处理含较多溴离子的水体时会造成溴酸盐超标的现象[3]；（3）膜滤的缺点是膜的处理成本高，且水体中一些物质易对膜产生不可逆的污染，减少膜的使用寿命[4]。经研究发现，对于水中有机污染物的去除，使用吸附法可以得到较为理想的效果，该方法是用固体吸附剂去处理有机污染物，固体表面被污染物粘附，随后利用物理和化学作用，使吸附质从水中脱离，从而净化微污染水。
1.2 磁性树脂再生性能研究现状
近年来，离子交换树脂——一种由网状的三维空间骨架、功能基团和可交换的离子三部分组成的带有功能基团的高分子聚合物，因具有能够去除天然有机物的特性而被广泛研究。与传统工艺不同之处在于，离子交换树脂能去除传统工艺难以去除的水中的亲水性天然有机物，这是比较理想的，而且使用离子交换树脂能源消耗量较低，周期性较长，生产成本较低。但在实际情况中，由于离子交换树脂会受到水流阻力以及其他因素的限制，使得处理水量少，故而在大规模水处理中无法应用，且去除效果也不理想。针对如何解决这一问题，国内外的研究人员开展了大量的研发工作，结果证明，磁性离子交换树脂技术当前最具有实用价值的，无论从原材料的制备还是对微污染水源的处理效果，此种技术都表现了良好性能。同时，王少旭[5]采用磁性树脂吸附法对河南某大型城市污水处理厂生化尾水进行深度处理,结果也表明这种处理方法成本较低，操作也相对简单，效果较其他处理工艺好。
磁性树脂（MIEX）是澳大利亚ORICA公司开发的一种聚丙烯为基体的季铵型强碱性阴离子交换树脂。相对于传统的离子交换树脂，MIEX树脂较大比表面积的特点使其吸附速率快；内部的磁性氧化铁也使其相互团聚沉降，更易于分离和回收[6]，但MIEX树脂强度不高以及树脂价格较贵。国内很多研究者对自主制备出一系列磁性树脂进行理化性能和吸附性能研究，旨在制备出高效的可替代MIEX的新型树脂，其中南京大学李爱民团队制备研究新型吸附树脂材料——磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂NDMP。这种树脂具有比表面积大，粒径小，吸附剂与吸附质接触充分的优点，因而对有机污染物的去除效率也高。潘菲团队[7]对NDMP系列的树脂进行表征，结果发现树脂的交换容量均较高，树脂的磁性增强，含水量也有所升高。王琼杰[8]团队研发的新型NDMP13系列磁性树脂和一种以水力循环反应器为核心的饮用水深度处理工艺对于原水中的消毒副产物包括天然有机质及溴离子都能进行较高效的去除，水中消毒副产物生成率大大降低，生物毒性也有大幅度的下降。马喜君[9]团队制备出一种有机无机磁性三效性能树脂MPR，该树脂是以苯乙烯为骨架，通过将磁性物质负载在预处理过的凹土中，然后制备出磁性凹土树脂。
磁性树脂在使用过程中与传统离子交换树脂一样，也需要进行再生处理，但就目前而言，关于磁性树脂再生方面的研究相对有限。庞慧[10]等人在离子交换树脂的运用与再生分析中介绍了离子交换树脂的基本结构有大孔型和凝胶型，再生方式有逆流再生和顺流再生。就国内外而言，大多采用静态搅拌再生方式，而作为当前普通凝胶树脂的主流再生方式，如动态顺流再生和动态逆流再生，这两种再生方式并没有应用到磁性树脂再生工艺中。闻瑞梅[11]等人的团队做的强碱型阴离子交换树脂再生的研究选用NaOH作为再生剂，实验发现以2—4倍的树脂量的5%—8%的NaOH处理饱和树脂，流速控制在0.070.12L/L.min，且再生后不用自来水冲洗，再生度可大于70%。苏继春[12]在对离子交换树脂再生反应进行研究时提出了一种电再生理论，即不使用酸碱试剂，并且对环境没有污染，并且成本低的离子交换树脂工艺。王冠宁[13]研究的磁性阴离子交换树脂再生工艺，是一种周期性较长，生产成本较低。工艺中使采用NaCl溶液作为再生剂，探讨了不同再生方式对其的恢复影响。并指出，选择再生剂和再生条件(包括再生液浓度、可再生次数等)也都是影响树脂再生后处理效率的重要因素，都需要进行全面而又系统的研究。
目 录
1 引言 3
1.1 国内微污染水源概况及国内外处理现状 3
1.2 磁性树脂再生性能研究现状 3
1.3 引入凹土的意义及其研究现状 4
1.4 选题的意义 5
2 实验部分 6
2.1 实验试剂 6
2.2实验仪器 7
2.3 磁性凹土树脂的制备 8
2.4 材料的理化性质表征方法 10
3 结果与讨论 12
3.1 材料的表征结果 12
3.2 再生性能的研究
结 论 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
1 引言
1.1 国内微污染水源概况及国内外处理现状
据我国环境状况公报知，我国七大流域和多个河流的国控断面，劣Ⅴ类水质的断面比例为9.0%[1]。随着我国工业化程度的提高和环境的发展，水中的污染物数量和种类日益增加，尤其是那些难降解的物质。越来越严重的水体污染，不仅加剧了水资源的使用紧张，同时对人类的健康存在很大的威胁。我国多处湖泊水处于富营养状态，水质较差，而饮用水是人们必不可少的，保护水资源和 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
改善水质已经成为人们共同努力的方向，因此开发能经济、高效去除水中污染物的新型水处理工艺具有重要意义。目前我国大部分自来水厂的污水处理工艺使用以往的常规的深度处理工艺都具有一定的缺点：（1）强化混凝工艺的缺点是其对亲水性小分子有机物去除率较低[2]；（2）臭氧活性炭联用的缺点是会有许多亲水性小分子有机物产生，并且在处理含较多溴离子的水体时会造成溴酸盐超标的现象[3]；（3）膜滤的缺点是膜的处理成本高，且水体中一些物质易对膜产生不可逆的污染，减少膜的使用寿命[4]。经研究发现，对于水中有机污染物的去除，使用吸附法可以得到较为理想的效果，该方法是用固体吸附剂去处理有机污染物，固体表面被污染物粘附，随后利用物理和化学作用，使吸附质从水中脱离，从而净化微污染水。
1.2 磁性树脂再生性能研究现状
近年来，离子交换树脂——一种由网状的三维空间骨架、功能基团和可交换的离子三部分组成的带有功能基团的高分子聚合物，因具有能够去除天然有机物的特性而被广泛研究。与传统工艺不同之处在于，离子交换树脂能去除传统工艺难以去除的水中的亲水性天然有机物，这是比较理想的，而且使用离子交换树脂能源消耗量较低，周期性较长，生产成本较低。但在实际情况中，由于离子交换树脂会受到水流阻力以及其他因素的限制，使得处理水量少，故而在大规模水处理中无法应用，且去除效果也不理想。针对如何解决这一问题，国内外的研究人员开展了大量的研发工作，结果证明，磁性离子交换树脂技术当前最具有实用价值的，无论从原材料的制备还是对微污染水源的处理效果，此种技术都表现了良好性能。同时，王少旭[5]采用磁性树脂吸附法对河南某大型城市污水处理厂生化尾水进行深度处理,结果也表明这种处理方法成本较低，操作也相对简单，效果较其他处理工艺好。
磁性树脂（MIEX）是澳大利亚ORICA公司开发的一种聚丙烯为基体的季铵型强碱性阴离子交换树脂。相对于传统的离子交换树脂，MIEX树脂较大比表面积的特点使其吸附速率快；内部的磁性氧化铁也使其相互团聚沉降，更易于分离和回收[6]，但MIEX树脂强度不高以及树脂价格较贵。国内很多研究者对自主制备出一系列磁性树脂进行理化性能和吸附性能研究，旨在制备出高效的可替代MIEX的新型树脂，其中南京大学李爱民团队制备研究新型吸附树脂材料——磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂NDMP。这种树脂具有比表面积大，粒径小，吸附剂与吸附质接触充分的优点，因而对有机污染物的去除效率也高。潘菲团队[7]对NDMP系列的树脂进行表征，结果发现树脂的交换容量均较高，树脂的磁性增强，含水量也有所升高。王琼杰[8]团队研发的新型NDMP13系列磁性树脂和一种以水力循环反应器为核心的饮用水深度处理工艺对于原水中的消毒副产物包括天然有机质及溴离子都能进行较高效的去除，水中消毒副产物生成率大大降低，生物毒性也有大幅度的下降。马喜君[9]团队制备出一种有机无机磁性三效性能树脂MPR，该树脂是以苯乙烯为骨架，通过将磁性物质负载在预处理过的凹土中，然后制备出磁性凹土树脂。
磁性树脂在使用过程中与传统离子交换树脂一样，也需要进行再生处理，但就目前而言，关于磁性树脂再生方面的研究相对有限。庞慧[10]等人在离子交换树脂的运用与再生分析中介绍了离子交换树脂的基本结构有大孔型和凝胶型，再生方式有逆流再生和顺流再生。就国内外而言，大多采用静态搅拌再生方式，而作为当前普通凝胶树脂的主流再生方式，如动态顺流再生和动态逆流再生，这两种再生方式并没有应用到磁性树脂再生工艺中。闻瑞梅[11]等人的团队做的强碱型阴离子交换树脂再生的研究选用NaOH作为再生剂，实验发现以2—4倍的树脂量的5%—8%的NaOH处理饱和树脂，流速控制在0.070.12L/L.min，且再生后不用自来水冲洗，再生度可大于70%。苏继春[12]在对离子交换树脂再生反应进行研究时提出了一种电再生理论，即不使用酸碱试剂，并且对环境没有污染，并且成本低的离子交换树脂工艺。王冠宁[13]研究的磁性阴离子交换树脂再生工艺，是一种周期性较长，生产成本较低。工艺中使采用NaCl溶液作为再生剂，探讨了不同再生方式对其的恢复影响。并指出，选择再生剂和再生条件(包括再生液浓度、可再生次数等)也都是影响树脂再生后处理效率的重要因素，都需要进行全面而又系统的研究。
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