不同孔分布的丙烯酸酯吸附樹脂的制備與吸附性能研究

不同孔分布的丙烯酸酯吸附樹脂的制備與吸附性能研究

在過去的40年里，當有必要使用單烯或雙烯基單烯基作為原料時，自由基聚合物產生的吸附樹脂的研究非常迅速。這些大孔樹脂主要由苯乙烯和二乙烯苯基組成，但丙烯酸酯的綜合體比丙烯酸酯的綜合體更有效。在未來,可再生原料將在化工領域得到長足發(fā)展.然而如何從有機化學品中分離回收這些原料一直是個難題,提高分離技術水平是大力促進這些可再生原料在化工領域的應用和發(fā)展的必由之路研究采用了三種表面活性劑,即支鏈十二烷基苯磺酸鈉(ABS)、直鏈十二烷基苯磺酸鈉(LAS)和直鏈十二烷基磺酸鈉.因為這三種物質是清潔劑的主要成分,所以在一些工廠如紡織、造紙以及食品加工等廢水出水中很容易能檢測出來.如果把它們直接排放到水體中去,將對人、魚類和植物等生態(tài)元素構成極大危害1實驗材料和方法1.1試劑和儀器三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸甲酯(TRIM)購于安徽明光化工廠.甲醇、直鏈十二烷基苯磺酸鈉、直鏈十二烷基磺酸鈉、支鏈十二烷基苯磺酸鈉、硫酸、甲苯、二甲苯、十二烷基苯、羥乙基纖維素、甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、過氧化二苯甲酰購于上海試劑一廠.XAD-7和HP2MG由北京康林公司提供.1.2引發(fā)劑、反應和測試方法樹脂采用懸浮聚合法合成,反應體系由水相和油相組成.水相(450g)中需加入0.5%(2.25g)羥乙基纖維素作分散劑;由單體(甲基丙烯酸甲酯)和交聯(lián)劑(雙甲基丙烯酸乙二醇酯和三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸甲酯)組成的反應物的比例為1:2:7(質量比),重量為75g,同時需向其中加入2%的過氧化二苯甲酰(BPO)作引發(fā)劑.甲苯、二甲苯和十二烷基苯按一定比例構成致孔劑,重量為75g.反應體系在使用之前都要預通氮氣5min以除去溶液中的氧氣.聚合反應在1000mL的三口燒瓶中進行,攪拌器的轉速控制在250r/min,聚合反應溫度為348K,反應10h.經冷卻后處理可得乳白色樹脂,樹脂經索氏抽提器抽提8h后再用18目和46目的篩子篩選后即得實驗用樹脂.樹脂比表面積由微米ASAP-2000自動比表面分析儀用氮氣吸附法檢測(微米儀器,Norcros,USA).紅外光譜圖通過Nicolet170SXIR光譜儀(麥迪遜,WI,USA)檢測.元素分析采用Perkin-Elmer240C元素分析儀(韋爾茲利,MA,USA).1.3初始濃度的確定分別取0.100g研究用樹脂加入250mL錐形瓶中,再向瓶中加入100mL不同初始濃度(C其中V是溶液體積(L),W是干樹脂重量(g),M是吸附質的分子量.2結果和討論2.1致孔劑比例對樹脂孔徑的影響實驗用樹脂的合成配方如表1所示,配方中所采用的反應物(單體和交聯(lián)劑)保持不變,反應物和致孔劑的質量比為1:1.致孔劑在樹脂合成過程中對孔的形成有非常重要的作用,本文采用了三種致孔劑,即甲苯(良溶劑)、二甲苯以及十二烷基苯(非良溶劑).從表1可以看出,隨著致孔劑比例的改變,樹脂的孔徑變化范圍在4.8和7.8nm之間.通常,良溶劑比例增加有利于提高樹脂中的微孔含量,比表面積也會隨之增加,但平均孔徑會相對降低.為了考察我們合成的樹脂與商業(yè)化樹脂的內在聯(lián)系,我們檢測了502.2孔結構對吸附過程的影響表1列出了兩種表面活性劑LAS和ABS在樹脂上的吸附量,其吸附初始濃度分別為6000mg/L(LAS)和1000mg/L(ABS).我們前期的研究表明,樹脂的比表面積、孔體積和孔分布對吸附過程的影響很大.但從表1可以看出,合適的孔徑對樹脂的吸附能力的影響也很關鍵.與其它樹脂相比,50為了考察孔徑分布對吸附行為的影響,我們選擇了兩種吸附量較大的樹脂502.3雙生物固液吸附機理吸附等溫線是在某給定溫度時液相平衡濃度(C吸附實驗數(shù)據(jù)可以用式(2)所示的Langmuir方程擬合:其中M和K表2是用Langmuir方程對兩種吸附質在樹脂上的吸附等溫線的擬合數(shù)據(jù),相關系數(shù)r2都大于0.99.通常,吸附過程就是吸附質分子向吸附劑表面擴散,并與樹脂表面發(fā)生作用的過程.這些作用力主要包括疏水作用、靜電引力和氫鍵等.同時樹脂的物理性質(比表面積、孔徑、孔分布和孔容)和溶液的化學性質對吸附平衡也很重要雙Langmuir模型是分析吸附過程的半經驗方程,通過它可以更詳細地研究固液吸附過程中的吸附質分子排列,主要用于有兩種或多種吸附位點的吸附劑吸附研究,如前面討論過的酯基樹脂對表面活性劑的吸附過程就比較適合于采用此方程.González-García等人其中M為平衡濃度C時的總吸附量,M從表3可以看出,雙Langmuir模型可以很好地擬合表面活性劑在酯基樹脂上的吸附過程.通常,在吸附初始階段,吸附質分子是平躺在樹脂表面,隨著平衡濃度增加,樹脂吸附量也隨之增加,吸附在樹脂表面的表面活性劑分子開始樹立起來,吸附質的磺酸基(-SO從圖4可以看出,每個支鏈烷基苯磺酸鹽分子在樹脂表面所占空間明顯要大于直鏈烷基苯磺酸鹽分子所占的空間,這也是前者在樹脂表面的吸附量要明顯低于后者的主要原因.另外,由于空間位阻的影響而導致支鏈烷基分子很難進入吸附樹脂的微孔或小孔吸附區(qū).所以,盡管表面活性劑分子在酯基