大孔弱堿性樹脂對高水溶性磺酸類染料中間體的吸附

黃意利(浙江龍盛化工研究有限公司 浙江 紹興 312369)

大孔弱堿性樹脂對高水溶性磺酸類染料中間體的吸附

黃意利(浙江龍盛化工研究有限公司 浙江 紹興 312369)

在高水溶性磺酸類染料生產和使用過程中，將產生大量的2-萘磺酸等中間體。針對這些中間體的處理問題，本文提出了利用大孔弱堿性樹脂進行中間體吸附的方法，并開展了有關實驗。從實驗結果來看，樹脂可以利用靜電作用進行2-萘磺酸等中間體的吸附。

大孔弱堿性樹脂；高水溶性磺酸類染料；中間體；吸附

在國內，高水溶性磺酸類染料得到了大量的生產和應用，并帶來了廢水處理的問題。而就目前來看，在進行水溶性酸類物質的處理上，普遍使用大孔弱堿性樹脂進行這些溶解度大和極性強物質的吸附。但在高水溶性磺酸類染料廢水處理方面，有關研究仍然較少。因此，還應加強對大孔弱堿性樹脂對高水溶性磺酸類染料中間體的吸附研究，以便更好的利用該種樹脂完成這類廢水的處理。

1 實驗內容

在高水溶性磺酸類染料中，2-萘磺酸、甲苯磺酸等為中間體，得到了大量使用。在對含有這些中間體的廢水進行處理時，可以嘗試利用大孔弱堿性樹脂。為確定大孔弱堿性樹脂能否用于進行高水溶性磺酸類染料廢水處理，則需要以其為吸附劑開展實驗，從而確定樹脂對2-萘磺酸等物質的吸附性能。

2 實驗方法

在開展實驗時，將使用D301苯乙烯-二乙烯苯作為吸附劑。該種吸附劑為大孔弱堿性樹脂，飽和吸附量為4.8mmol∕g，比表面積為31.8㎡∕g，粒度在0.3-1.25mm之間，含水量則為50%-66%。而實驗使用的2-萘磺酸和對氯磺酸及對甲苯磺酸均為分析純。在實驗開展的過程中，將使用Waters 600型高效液相色譜儀、PHS-3C型精密酸度計作為檢測設備。

在實際開展實驗前，需要利用95%乙醇進行樹脂浸泡，并進行數分鐘攪拌，從而使樹脂合成中的雜質和單體得到去除。完成攪拌后，需靜置半小時，然后將上清液去除，并利用離子水進行樹脂清洗。最后，需要在50℃條件下將樹脂烘干，直至重量恒定。在此基礎上，需完成芳香磺酸化合物稱量，并利用蒸餾水進行濃度為1000mg∕L的儲備液配置。進行0.1-0.5g樹脂稱量，并放入碘量瓶中，然后移入80mL儲備液。將碘量瓶塞緊，并在振蕩器進行24h震蕩，直至達到吸附平衡。而實驗溫度可以分別設置為20、30、40℃，完成吸附后需利用色譜儀進行化合物濃度測定，具體需要在230nm波長下利用紫外線進行2-萘磺酸和對氯苯磺酸等中間體的檢測。

3 實驗結果

3.1 吸附特性分析

從實驗結果來看，利用大孔弱堿性樹脂進行2-萘磺酸等中間體的吸附，隨著溶液中溶質平衡濃度的提高，吸附量均有所增加。從總體上來看，樹脂對高水溶性磺酸類染料中間體的吸附為優惠型過程，其上弱堿性陰離子交換樹脂具有一定的比表面積，能夠利用樹脂骨架上質子化功能基團完成離解磺酸離子的吸附，并利用范德華力進行分子態磺酸的吸附[1]。在這些中間體中，2-萘磺酸具有強酸性，所以離解特性較強，大多以離子狀態存在于水溶液中。在這種情況下，樹脂由于本身對離子態化合物不具有吸附性，所以主要依靠經典作用進行該類物質的吸附。具體來講，就是樹脂表面會發生基團質子化的情況，從而得到能夠利用靜電力與磺酸離子締合吸附的功能基團。在這一過程中，樹脂的堿性功能基R+將發生質子化，得到堿性功能基團RH+，該基團與芳香磺酸離子A+將互相吸附。

3.2 吸附性能分析

為確定樹脂吸附性能將受到哪些因素的影響，還要分別對20、30和40℃條件下的樹脂吸附情況進行分析，并對不同pH值下的吸附情況進行分析。通過分析可以發現，隨著溫度的升高，樹脂對2-萘磺酸和對氯苯磺酸等物質的吸附量也有所增加。分析這一現象的產生原因可以發現，樹脂在吸附這些中間體時，這些化合物會經過脫溶劑化進入樹脂相[2]。在這一過程中，中間體中包含有疏水性基團芳環和極性基團，疏水性基團難以與水分子合成氫鍵，所以將形成水蔟結構，只有脫離這一結構才能進入樹脂相，因此需要吸收熱量進行原有結構的破壞。此外，2-萘磺酸等離子利用靜電作用力得到吸附，也要對水分子和樹脂堿性基團間的氫鍵進行破壞，所以同樣需要吸熱。通過提高溫度，則有利于中間體脫離水蔟結構和發生靜電作用，因此能夠使樹脂吸附性能得到提高。而從pH值對樹脂吸附性能的影響來看，在pH值比2大的情況下，隨著溶液酸性的增強，2-萘磺酸的吸附量得到了增加[3]。但在pH值比2小的情況下，吸附量則隨著溶液酸性增強而下降。出現這種情況，主要是由于酸性的增強能夠使樹脂表面弱堿性功能基團質子化傳給你都提高，從而有利于靜電吸附的發生。但酸性過強，則將導致溶液中酸性離子與2-萘磺酸離子進行競爭吸附，進而導致樹脂對2-萘磺酸等中間體的吸附量降低。

結論：通過分析可以發現，利用大孔弱堿性樹脂，可以進行高水溶性磺酸染料中間體的吸附，從而使廢水處理問題得到解決。而在實際進行樹脂使用時，除了加強樹脂的預處理，還要通過適當提高吸附溫度和進行pH值的調整提高樹脂吸附能力，進而使廢水處理效果得到增強。

[1]謝祖芳,童張法,陳淵等.苦味酸和2,4-二硝基酚在弱堿性樹脂上的等溫吸附[J].化學工程,2014,03:24-28+48.

[2]方芳,劉曉寧,王楠等.梳狀弱堿性樹脂對丁二酸高濃度循環解吸[J].化工學報,2014,05:1764-1770.

[3]李營,陳平,李長海等.弱堿性樹脂對Cr(Ⅵ)的吸附-解吸性能研究[J].應用化工,2011,10:1686-1688+1691.