乙酸丁酯吸附树脂的制备及其吸附性能研究
文献类型:学位论文
作者 | 赵莉红 |
答辩日期 | 2022 |
文献子类 | 硕士 |
授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
导师 | 刘庆芬 and 胡卫国 |
关键词 | 吸附树脂,制备,表征,乙酸丁酯,吸附性能 |
英文摘要 | 乙酸丁酯是工业生产中常用的有机溶剂,例如,在青霉素萃取分离的萃余废水中含有2 wt%(20 mg/mL)左右的乙酸丁酯。从工业废水中回收乙酸丁酯,不仅可降低废水COD值,减少废水处理负荷,同时也可实现回收乙酸丁酯的循环使用,降低青霉素的生产成本。目前工业上普遍采用蒸馏法回收工业废水中的乙酸丁酯,但该方法能耗高、设备投资大、而且经高温加热后的废水更难处理。吸附法是一种冷料富集技术,具有操作简便、吸附剂可重复使用等优势。目前针对水溶液中乙酸丁酯吸附法回收的研究报道较少,尚缺乏吸附剂制备、吸附过程、吸附机理等系统研究。本文研究用于乙酸丁酯吸附树脂的合成制备过程,并对树脂进行表征,探讨树脂结构及吸附条件对树脂吸附乙酸丁酯性能的影响规律,提出废水中乙酸丁酯吸附-解吸分离工艺流程,为吸附法回收乙酸丁酯的应用建立基础。 研究了乙酸丁酯吸附树脂的制备方法,以甲基丙烯酸甲酯为单体,双甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂,正庚烷和甲苯的混合物为致孔剂,过氧化苯甲酰为引发剂,聚乙烯醇为分散剂,采用悬浮聚合法,制备了中等极性聚丙烯酸酯类吸附树脂。采用扫描电镜对制备树脂的形貌进行表征,采用比表面积测定仪对树脂的比表面积、孔径和孔容等结构参数进行分析,并采用红外光谱仪、热重分析仪等对树脂的结构和稳定性进行研究,探讨了制备条件对吸附树脂孔结构及吸附性能的影响。研究结果表明,树脂的密度与致孔剂中甲苯含量成正比,与正庚烷的含量成反比;孔容则正好相反,它与致孔剂中正庚烷的含量成正比,与甲苯的含量成反比;树脂的密度与交联剂用量成反比,孔容与交联剂用量成正比。吸附树脂的最佳合成条件为:反应温度从50 ℃以5 ℃/h的速率升温至75 ℃,再保持5 h;以正庚烷和甲苯混合物作为致孔剂,致孔剂与单体质量比为1:1,其中正庚烷与甲苯的质量比为7:3;交联剂与单体质量比为1:10。在该条件下可以得到不透明的乳白色球形树脂颗粒。表征测试结果表明,合成树脂的单体聚合反应比较充分,合成的树脂中含有酯基,热稳定性较好,与中极性商品树脂SP-1相比具有更大的孔容和孔径。 研究了树脂对水溶液中乙酸丁酯的吸附过程。最佳吸附条件为:乙酸丁酯溶液初始浓度3.5 mg/mL、溶液用量50 mL、溶液pH 4.3、吸附剂用量0.7 g、吸附温度50 ℃、吸附时间120 min。该条件下能够达到的最大吸附量为171.1 mg/g。吸附动力学研究表明,合成的树脂对乙酸丁酯的吸附行为符合一级动力学模型,为物理吸附,吸附速率由颗粒内扩散和膜扩散联合控制,且以颗粒内扩散为主。根据吸附等温线分析,吸附行为符合Freundlich吸附模型,为多层吸附。热力学计算表明,吸附过程的焓变ΔH>0、熵变ΔS>0,不同温度下的吉布斯自由能ΔG<0,表明乙酸丁酯的吸附是一个吸热、熵增且能自发进行的过程。初步研究了树脂中乙酸丁酯的解吸过程,当温度为100 ℃、解吸时间为120 min时,解吸率大于83.6%。以上研究表明,本工作制备的乙酸丁酯吸附树脂吸附性能和解吸效果良好。在吸附-解吸过程研究的基础上,提出了水溶液中乙酸丁酯的吸附分离工艺流程。 关键词:吸附树脂,制备,表征,乙酸丁酯,吸附性能 |
语种 | 中文 |
源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/60757] ![]() |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵莉红. 乙酸丁酯吸附树脂的制备及其吸附性能研究[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2022. |
入库方式: OAI收割
来源:过程工程研究所
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