電導(dǎo)法研究D354樹脂與游離酸的相互作用

1、電導(dǎo)法研究d354樹脂與游離酸的相互作用作者：陳任宏吳桂貞唐省三【摘要】目的研究氯化鈉、乙醇等介質(zhì)對d354樹脂吸附低濃度游離酸的影響，優(yōu)化生產(chǎn)工藝。方法利用電導(dǎo)法、 固一液相互作用方程，求取吸附劑吸附質(zhì)相互作用能。 結(jié)果d354樹脂吸附鹽酸的表觀吸附速率常數(shù)隨著外加氯化 鈉、乙醇濃度的增大而減小。結(jié)論表觀吸附速率常數(shù)與吸 附劑一吸附質(zhì)相互作用能存在線性相關(guān)性?！娟P(guān)鍵詞】d354樹脂吸附游離酸吸附劑一吸附質(zhì)相互 作用能d3 54大孔弱堿性陰離子樹脂(簡稱d354樹脂)含大 量的叔胺功能基團(tuán)_n(ch3)2，對游離酸、有機(jī)酸及酸性 物質(zhì)等具有很強(qiáng)的吸附能力；具有良好的生物相容性，無 毒無味，選擇

2、性地吸附、富集、純化，可再生利用等優(yōu)點(diǎn); 在廢水處理，食品、生物制品和藥物的分離純化等領(lǐng)域的 應(yīng)用日益顯示其獨(dú)特的效果1-3。文獻(xiàn)4研究了三元 體系d354樹脂的吸附，四元體系的吸附未見有文獻(xiàn)報道。 本文以d3 54樹脂為吸附劑，研宄氯化鈉、乙醇等介質(zhì)對 d354樹脂吸附性能及分離效率的影響，利用電導(dǎo)實(shí)驗(yàn)技術(shù)， 根據(jù)陳炳稔5建立的固液相互作用方程，求取四元體 系吸附劑吸附質(zhì)相互作用能的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)工藝， 為設(shè)計(jì)最佳的食品、生物制品和藥物分離純化生產(chǎn)工藝方 案，提供有價值的參數(shù)和理論依據(jù)。1儀器、材料與試劑852型恒溫磁力攪拌器（上海司樂儀器廠），dds11型電導(dǎo)率儀（杭州亞美電子儀器廠）

3、，vt 10信號處理 儀（南京師范大學(xué)）與ibm pc586計(jì)算機(jī)組成的cace （計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)實(shí)驗(yàn)測量）系統(tǒng)6。d354樹脂（杭州 凈光化工集團(tuán)公司生產(chǎn)），質(zhì)量全交換量6. 5mmol/g，選用 粒度為mm，樹脂參照文獻(xiàn)7的方法處理，在飽和n acl溶液的干燥器中恒重，備用。實(shí)驗(yàn)所用試劑皆為分析純。 2實(shí)驗(yàn)方法吸附質(zhì)吸附分率的求取在100m l燒杯中加入己知濃度的鹽酸50ml,置恒溫磁 力攪拌器中的水浴鍋內(nèi)，將電極浸入待測樣品中，啟動磁 力攪拌轉(zhuǎn)子，恒定所需溫度，加入己稱重的吸附劑，開動 cace測量系統(tǒng)，自動采集、記錄、儲存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，跟蹤d3 54樹脂吸附劑吸附游離酸的行為，并以式（1）

4、計(jì)算t時刻 吸附質(zhì)的吸附分率a t:a t = （ y 0-y t） y 0-1 （1）式中yo為吸附起始時的電導(dǎo)值，yt為時間t時的電導(dǎo)值。固一液界面吸附的動力學(xué)方程8從質(zhì)量作用定律出發(fā)，遵循單分子層吸附機(jī)制，從理 論上導(dǎo)出己得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的固一液界面吸附的動力學(xué)方程:t a t=marv k+t a e (2)如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足式(2)，則以t/ct t對t作圖應(yīng)得直 線，從直線的截距和斜率分別求得k和ae，k為表觀吸附 速率常數(shù)，a e為吸附平衡時被吸附物的吸附分率，mar為 吸附劑活性基團(tuán)的分子量，v為吸附體系體積。吸附劑一吸附質(zhì)的相互作用能9為求取吸附劑吸附質(zhì)的相互作用能，利用固液相 互

5、作用方程：0 /(i- 9 )+ln 0 /(i- 0 ) -1 nce=u/rt+k 1.0(3)式中ce=co(l-cie )，co、ce分別為吸附初始、平衡時 的濃度，e為覆蓋度，e = a t/cxe。若實(shí)驗(yàn)結(jié)果服從式(3) ，則以 g/(l-0)+ln 0/(1-0) -ince 對 0 作圖應(yīng)得直線，從直線的截距可求得吸附劑吸附質(zhì)的相互作用 能(u)，是表征吸附劑與吸附質(zhì)相互作用能大小的指標(biāo)，其 數(shù)值越大表示它們之間相互作用越大。3結(jié)果與討論三元吸附體系不同離子濃度的鈉鹽對吸附的影響d35 4樹脂吸附低濃度游離鹽酸的過程，可用下列反應(yīng) 式表示：r-n(ch2)+hc1 r-n (c

6、h3)2 hc1實(shí)驗(yàn)條件：吸附溫度30°c,吸附劑d354樹脂0. 1 00g, 吸附質(zhì)為鹽酸(濃度為x10-3m ol/l),吸附體系是hc1 水 nac 1三元體系，介質(zhì)為4種不同離子濃度的na c1: cl=mol/l、c2=0. 008 mol/l、c3=m ol/l、c4=mo 1/l。按“”、 “”項(xiàng)下方法處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到圖1。結(jié)果表明：隨著外 加nacl離子濃度的增加，d35 4樹脂吸附游離鹽酸速率明 顯降低。黃子卿10指出，na+是小離子，對水分子有很 強(qiáng)的吸引力，使它不易轉(zhuǎn)動，造成溶液介電常數(shù)降低，h+ 離子遷移速率減慢，因此，溶液介電常數(shù)隨著外加nacl離 子濃

7、度的增加而明顯降低，導(dǎo)致d35 4樹脂吸附游離酸的速 率降低。將圖1吸附分率a t與時間t的動力學(xué)曲線轉(zhuǎn)化為 相應(yīng)離子濃度t/a t與t的關(guān)系，得到圖2所示的一組直線，各直線均成良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)都在以上，說 明在h c1 水 nacl三元體系中，d354樹脂吸附游離鹽 酸的行為遵循固液界面吸附動力學(xué)方程式（2）的規(guī)律， 按單分子層機(jī)制進(jìn)行吸附。圖1 a t與t的動力學(xué)曲線（略）figureldy namiccurve between a ta ndt 圖2t/a t與t的關(guān)系（略）f igure2rela tionbetwee nt/ a tandt 不同濃度的乙醇對吸附的影響實(shí)驗(yàn)條件

8、如“”項(xiàng)，吸附體系是hc 1 水乙醇三元 體系，介質(zhì)分別是質(zhì)量分?jǐn)?shù)0%、5%、15%、25%的乙醇。按 “”、“”項(xiàng)步驟處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將吸附分率at與時間t 的動力學(xué)曲線轉(zhuǎn)化為t/at與t關(guān)系的一組直線，從直線 截距求得的表觀吸附速率常數(shù)（k）見表1。表1三元體系乙醇濃度對吸附的影響（略）tableleff ectofethan olconcentr ationonabsorptioneff icacy從表1可見，隨著外加乙醇濃度的增加，其表觀吸附 速率常數(shù)降低11。吸附體系中，由于水與乙醇之間的 氫鍵作用，使水分子之間排列更為有序，水分子的轉(zhuǎn)動受 到阻礙，不能隨外電場而取定向，因而溶液介電常

9、數(shù)減小，導(dǎo)致2個帶相反電荷的質(zhì)點(diǎn)（h+與c1-）間的靜電引力增大， 使其遷移速率減慢，說明吸附體系的溶液介電常數(shù)制約著 吸附速率，表觀吸附速率常數(shù)隨著溶液的介電常數(shù)減小而 降低。四元吸附體系實(shí)驗(yàn)條件：溫度30°c，吸附劑d354樹脂g，吸附質(zhì)為 鹽酸（濃度為x10-3mol/l），吸附體系是hc1 水乙醇 nacl四元體系，介質(zhì)為乙醇（巾乙醇=10%）和4種不同 離子濃度的 na cl （a: 0. 004 mol/l、b: mo 1/l、c: mol/l、 d： 0.016m ol/l）o按“”、“”項(xiàng)步驟處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，吸附 分率a t與時間t的關(guān)系轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的離子濃度t/a t與

10、t 的關(guān)系，得到類似圖2所示的一組直線，說明在hc1 水 乙醇 nacl四元體系中，d354樹脂吸附游離鹽酸的行為， 遵循固液界面吸附動力學(xué)方程（2）的規(guī)律，也是按單分 子層機(jī)制進(jìn)行吸附。從各直線的截距、斜率可分別求得四元體系的表觀吸 附速率常數(shù)和平衡吸附分率，按“”項(xiàng)步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 3是根據(jù)固液相互作用方程式（3 ）處理的d354樹脂 吸附游離鹽酸的等溫線，以y=0/（l-0）+ln 0/（1-0） -ince對e作圖，在e小于時，y與e存在良好的線性相關(guān)，吸附質(zhì)的相相關(guān)系數(shù)皆大于，由直線截距求得的吸附劑 互作用能（u）見表2。表2四元體系對吸附的影響（略）table 2effectofq

11、 uaternarys ystemonads orptioneff icacy表2的結(jié)果表明，在四元吸附體系中，d354樹脂吸附 游離鹽酸的過程，其表觀吸附速率常數(shù)隨著外加nacl離子 濃度的增大而減小。吸附體系中，nacl離子濃度的增大， 吸附質(zhì)與溶劑之間相互作用力加強(qiáng)，不利于離子遷移，所 以表觀吸附速率常數(shù)隨外加nacl離子濃度的增大而減小。 同時從表2及圖3中的結(jié)果看出，d354樹脂的吸附也受到 吸附體系中吸附劑吸附質(zhì)相互作用的制約12，隨外加 nacl離子濃度的增大，吸附劑吸附質(zhì)相互作用能逐漸減 小，表觀吸附速率常數(shù)也隨著降低；而且表觀吸附速率常 數(shù)與吸附劑吸附質(zhì)相互作用能之間存在良好

12、的線性相關(guān) 性，其相關(guān)方程：k=-x 10-3ur =圖3固液相互作用方程圖（略）figur e3interact ionequatio nofthesoli d liquid 【參考文獻(xiàn)】1 l ichanghai，xuzhenlian g, liof5 am ino 2 chlo rotoluene 4 sulfonic andchlorhydricacidsf romwastewa. terbyweakl ybasicresi n j .chinj chemengin, xx，14(5) : 6 96.2 龍超，張全興，陳金龍.大孔弱堿性樹脂對高水溶 性磺酸類染料中間體的吸附j(luò) .應(yīng)用化

13、 學(xué)，xx, 21(10) :997.3 農(nóng)毅清，蔣林，黃海濱.羅漢果甜苷提取工藝的研 宄j.時珍國醫(yī)國藥，xx，18(9):2164.4 肖信，陳炳稔，屈炎梅.電位分析法研究外加鹽對 弱堿性d3 54樹脂吸附低稀醋酸的影響j.化工時 刊，xx，19(11 ) :9.5 陳炳稔，肖信，李國明.電化法研宄殼聚糖樹脂與 游離酸的相互作用j.離子交換與吸附，1998, 14(2 ):133.6 李金夫，熊楚明，高作寧.cace系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理軟 件在化學(xué)動力學(xué)測試中的應(yīng)用j .寧夏大學(xué)學(xué)報,x x，22(4):42 3.7 張澄信，陳克和，錢勤.d3 54弱堿性陰離子樹脂的水處理工藝性能j.離子交換與吸附，1991，7(5):330.8 潘育方，陳炳稔.弱酸性樹脂吸附低濃度游離堿行 為的研宄j.化學(xué)世界，xx，20 (14): 5