摘要：目的選擇合適的樹脂并選擇最佳的工藝條件處理模擬苯甲酸廢水。方法用大孔吸附樹脂對模擬苯甲酸廢水進行處理，通過靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附相結(jié)合的方法得出H-103大孔吸附樹脂處理苯甲酸廢水的最 適合的工藝條件。結(jié)果在苯甲酸濃度3 000 mg/L、溫度室溫18℃~20℃時，最佳吸附條件是動態(tài)吸附流速 7 BV/h；最佳洗脫條件乙醇用量為80 mL。靜態(tài)吸附后，苯甲酸的濃度去除率為78·7%，動態(tài)吸附后濃度去除率為99·98%，樹脂的反復使用性能良好。結(jié)論用H-103大孔吸附樹脂處理苯甲酸廢水效果良好。
關(guān)鍵詞：H-103大孔吸附樹脂；苯甲酸；吸附條件；脫附條件；濃度去除率
1 引 言
苯甲酸又稱安息香酸，可用作制藥和染料的中間體，用于制取增塑劑和香料等，也可作為鋼鐵設備的 防銹劑。苯甲酸的排放給環(huán)境帶來了嚴重的污染，開發(fā)有效的治理方法具有社會和經(jīng)濟意義。利用大孔吸附樹脂吸附法處理高濃度有機廢水已有成功先例[1-2]，南京大學劉福強[3-4]、張煒銘等[5]人在用大孔吸附 樹脂處理含有機酸的廢水方面取得了一定的成果。例如劉福強等人用對比超高交聯(lián)吸附樹脂NJ-8與Am- berlite XAD-4對苯甲酸的靜態(tài)吸附動力學性質(zhì)進行了研究，并深入探討溫度和起始濃度對平衡時間和吸附速率的影響；此外，中山大學陳津津[6]等人利用電位法跟蹤觀察了在不同介質(zhì)環(huán)境下D354樹脂吸附苯甲酸的行為。但是目前國內(nèi)未見使用H-103大孔吸附樹脂處理廢水中的苯甲酸的研究的報道。針對該廢 水的特點，本實驗選用三種樹脂對模擬苯甲酸廢水進行了吸附-解吸等一系列條件實驗，選出了最佳樹脂和工藝條件。
2 材料與方法
2·1 實驗儀器及試劑
儀器: SHA-C型數(shù)顯恒溫水浴振蕩器(江蘇省金壇市城西曉陽儀器廠)； 752N紫外可見分光度計 (上海精密科學儀器有限公司)； FA/JA電子天平(上海精密科學儀器有限公司，天平儀器廠制造)； PHS-3C型酸度計(上海雷磁儀器廠)。
試劑: H-103大孔吸附樹脂(“遠航”牌)； DA-201大孔吸附樹脂(“遠航”牌，津Q/HG3790-91)； NKA-Ⅱ大孔吸附樹脂(“遠航”牌)；苯甲酸(A。 R級、分析純，天津市化學試劑三廠)。
2·2 廢水來源
配制苯甲酸模擬廢水。將9·000 g苯甲酸(分析純)用3 000 mL蒸餾水溶解得苯甲酸濃度約3 000 mg/L的模擬廢水。
2·3 實驗方法
2·3·1 樹脂預處理 將三種樹脂放到恒溫干燥箱中干燥至恒重后放到干燥器中儲存?zhèn)溆谩?/P>
2·3·2 靜態(tài)平衡吸附實驗(樹脂比較) 準確稱取H-103、DA-201、NKA-Ⅱ三種恒重后的干樹脂各 1·000 g分別置于250 ml錐形瓶中，各加入100 ml一定濃度的試液，恒溫(20℃)震蕩，每兩小時取一 次樣進行分析，用752N型紫外可見分光光度計測定吸附后試液的濃度，做濃度c與時間t的關(guān)系曲線， 選擇最佳樹脂。
2·3·3 廢水pH值對樹脂靜態(tài)吸附效果的影響
將原廢水的pH分別調(diào)為1、2、3、4、5、6、7，在相同 的條件下即廢水濃度一定，體積100 mL，選用確定的的樹脂1·000 g，恒溫(20℃)震蕩至靜態(tài)吸附平 衡，測定試樣濃度，做濃度c與pH的關(guān)系曲線，選擇最佳pH。
2·3·4 吸附流速對樹脂吸附性能的影響
分別采用5 BV/h、7 BV/h、10 BV/h的流量，在相同條件下 即廢水濃度一定， pH恒定為2，吸附溫度恒定為室溫18℃~20℃下進行動態(tài)吸附。取10 ml濕樹脂裝在 酸式滴定管中(下鋪棉花)，裝入廢水，按上述流量流出，分別取不同體積流出液測定濃度，做濃度c與 流出體積的關(guān)系曲線，確定最合適的流速。
2·3·5 脫附實驗
吸附劑達到飽和后，加入一定量的乙醇解吸劑，以一定流速通過樹脂床，進行洗脫， 控制流速為3~5 V/h，分別取20 ml、40 ml、60 ml、80 ml， 100 ml流出液測定其吸光度，在標準曲線 上查得苯甲酸濃度，作脫附曲線。最后用水洗滌大孔樹脂，既可反復使用。
2·4 分析方法
2·4·1 標準曲線的繪制
準確配制苯甲酸濃度為5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L的 系列標準溶液。以蒸餾水作為參比液，比色皿厚度為1 cm時，用752N型紫外可見 分光光度計于223 nm處測定系列標準溶液的吸光度。以濃度為橫坐標，吸光度為 縱坐標作圖(如圖1)，并進行線性回歸得回歸方程和相關(guān)系數(shù)。
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2·4·2 試樣分析
將經(jīng)過吸附處理的含苯 甲酸廢水在223 nm處用紫外分光光度計 測其吸光度，將吸光度帶入回歸方程，計 算處理后廢水中苯甲酸的濃度，最后計算 污染物濃度的去除率(%)。
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3 結(jié)果與討論
3·1 樹脂篩選
三種大孔吸附樹脂的吸附結(jié)果見圖2。
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由圖2可以看出， NKA-Ⅱ以及 H-103大孔吸附樹脂對含苯甲酸廢水 的吸附能力較DA-201大孔吸附樹脂 好。在相同時間，用NKA-Ⅱ及H- 103大孔吸附樹脂吸附后的苯甲酸廢 水濃度明顯比DA-201大孔吸附樹脂 低。 NKA-Ⅱ樹脂處理苯甲酸后濃度 去除率為82·1% ， H-103樹脂處理苯 甲酸后濃度去除率為78·7%， DA-201 樹脂處理后的為47·6%。考慮到 NKA-Ⅱ大孔樹脂的價格比較高，所 以處理廢水采用H-103大孔吸附樹脂 將更加經(jīng)濟且效果比較好。
3·2 pH值的影響
將含苯甲酸廢水的pH調(diào)至1、2、3、4、5、6、7時，用H-103大孔吸附樹脂進行靜態(tài)吸附實驗，結(jié) 果如圖3所示。
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從圖3中可以看出，隨著pH的不斷減 小，苯甲酸濃度越來越小，證明吸附效果越 好。到pH為2時，苯甲酸濃度達到最低， 因此pH為2時的吸附效果最好。
3·3 流速對樹脂吸附性能的影響 在相同條件下即廢水濃度為3 000 mg/ L，吸附溫度恒定下采用5 BV/h、7 BV/h 和10 BV/h吸附流速進行動態(tài)吸附實驗。
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圖4可以看出，當流速為5 BV/h、7 BV/h和10 BV/h時，樹脂的穿漏點所對應 的流出液體積分別是360 ml左右、280 ml 左右、200 ml左右。即漏點的廢水處理量隨流速的增加而減少，樹脂的工作吸附量也相應降低，其原因 是流速越高，流體停留時間越短，有機物分子在樹脂床中進行粒擴散和膜擴散越不充分，導致泄露點提前。從吸附效果考慮，低速下的操作是有利的，但在實際應用中，必須考慮單位時間的處理能力，因此綜 合考慮吸附效果與時間因素，選擇操作流速為7 BV/h。
3·4 脫附劑用量的影響
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圖5表示在室溫下用乙醇作為脫附劑時其用量對H-103大孔吸附樹脂脫附性能的影響。由圖可知， 用乙醇作脫附劑時，可將苯甲酸洗脫至7 mg/L左右，結(jié)果表明，用乙醇為脫附劑，可以起到非常好的脫 附效果。脫附率可達到95·1%。脫附劑的用量在80 mL時為最佳。實驗過程中，考慮時間因素，一般控 制流速為3~5 BV/h。同時研究了用5% NaOH作脫附劑的方法，但脫附后的濃度只能降到4 g/L，效果 不如乙醇好。
3·5 吸附-脫附穩(wěn)定性實驗
根據(jù)以上的實驗結(jié)果， H-103大孔吸附樹脂處理含苯甲酸廢水的吸附-脫附穩(wěn)定性實驗采用如下的工藝條件:
吸附:廢水濃度為3 000 mg/L，流速為7 BV/h，溫度為室溫。
脫附:脫附劑乙醇用量為80 mL，流速控制在3~5 BV/h，溫度為室溫。
4 結(jié) 論
綜合經(jīng)濟、環(huán)境、社會效益可以得到如下結(jié)論:
1) H-103大孔吸附樹脂對廢水中苯甲酸的處理效果比另二種樹脂要好。
2)在使用H-103大孔吸附樹脂對廢水中苯甲酸處理時動態(tài)吸附的最佳流速為7 BV/h，解析劑乙醇 的用量為80 mL。
3)靜態(tài)吸附的吸附率為78·7%，動態(tài)吸附的吸附率為99·98%。
與傳統(tǒng)的氧化法、生化法、萃取法處理苯甲酸廢水相比，這種方法工藝簡單、樹脂可反復使用，苯甲酸、乙醇可回收，運行成本低，既保護了環(huán)境又節(jié)約了資源，具有經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益的統(tǒng)一。
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