不同孔分布的丙烯酸酯吸附树脂的制备与吸附性能研究

不同孔分布的丙烯酸酯吸附树脂的制备与吸附性能研究

在过去的40年里，当有必要使用单烯或双烯基单烯基作为原料时，自由基聚合物产生的吸附树脂的研究非常迅速。这些大孔树脂主要由苯乙烯和二乙烯苯基组成，但丙烯酸酯的综合体比丙烯酸酯的综合体更有效。在未来,可再生原料将在化工领域得到长足发展.然而如何从有机化学品中分离回收这些原料一直是个难题,提高分离技术水平是大力促进这些可再生原料在化工领域的应用和发展的必由之路研究采用了三种表面活性剂,即支链十二烷基苯磺酸钠(ABS)、直链十二烷基苯磺酸钠(LAS)和直链十二烷基磺酸钠.因为这三种物质是清洁剂的主要成分,所以在一些工厂如纺织、造纸以及食品加工等废水出水中很容易能检测出来.如果把它们直接排放到水体中去,将对人、鱼类和植物等生态元素构成极大危害1实验材料和方法1.1试剂和仪器三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸甲酯(TRIM)购于安徽明光化工厂.甲醇、直链十二烷基苯磺酸钠、直链十二烷基磺酸钠、支链十二烷基苯磺酸钠、硫酸、甲苯、二甲苯、十二烷基苯、羟乙基纤维素、甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、过氧化二苯甲酰购于上海试剂一厂.XAD-7和HP2MG由北京康林公司提供.1.2引发剂、反应和测试方法树脂采用悬浮聚合法合成,反应体系由水相和油相组成.水相(450g)中需加入0.5%(2.25g)羟乙基纤维素作分散剂;由单体(甲基丙烯酸甲酯)和交联剂(双甲基丙烯酸乙二醇酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸甲酯)组成的反应物的比例为1:2:7(质量比),重量为75g,同时需向其中加入2%的过氧化二苯甲酰(BPO)作引发剂.甲苯、二甲苯和十二烷基苯按一定比例构成致孔剂,重量为75g.反应体系在使用之前都要预通氮气5min以除去溶液中的氧气.聚合反应在1000mL的三口烧瓶中进行,搅拌器的转速控制在250r/min,聚合反应温度为348K,反应10h.经冷却后处理可得乳白色树脂,树脂经索氏抽提器抽提8h后再用18目和46目的筛子筛选后即得实验用树脂.树脂比表面积由微米ASAP-2000自动比表面分析仪用氮气吸附法检测(微米仪器,Norcros,USA).红外光谱图通过Nicolet170SXIR光谱仪(麦迪逊,WI,USA)检测.元素分析采用Perkin-Elmer240C元素分析仪(韦尔兹利,MA,USA).1.3初始浓度的确定分别取0.100g研究用树脂加入250mL锥形瓶中,再向瓶中加入100mL不同初始浓度(C其中V是溶液体积(L),W是干树脂重量(g),M是吸附质的分子量.2结果和讨论2.1致孔剂比例对树脂孔径的影响实验用树脂的合成配方如表1所示,配方中所采用的反应物(单体和交联剂)保持不变,反应物和致孔剂的质量比为1:1.致孔剂在树脂合成过程中对孔的形成有非常重要的作用,本文采用了三种致孔剂,即甲苯(良溶剂)、二甲苯以及十二烷基苯(非良溶剂).从表1可以看出,随着致孔剂比例的改变,树脂的孔径变化范围在4.8和7.8nm之间.通常,良溶剂比例增加有利于提高树脂中的微孔含量,比表面积也会随之增加,但平均孔径会相对降低.为了考察我们合成的树脂与商业化树脂的内在联系,我们检测了502.2孔结构对吸附过程的影响表1列出了两种表面活性剂LAS和ABS在树脂上的吸附量,其吸附初始浓度分别为6000mg/L(LAS)和1000mg/L(ABS).我们前期的研究表明,树脂的比表面积、孔体积和孔分布对吸附过程的影响很大.但从表1可以看出,合适的孔径对树脂的吸附能力的影响也很关键.与其它树脂相比,50为了考察孔径分布对吸附行为的影响,我们选择了两种吸附量较大的树脂502.3双生物固液吸附机理吸附等温线是在某给定温度时液相平衡浓度(C吸附实验数据可以用式(2)所示的Langmuir方程拟合:其中M和K表2是用Langmuir方程对两种吸附质在树脂上的吸附等温线的拟合数据,相关系数r2都大于0.99.通常,吸附过程就是吸附质分子向吸附剂表面扩散,并与树脂表面发生作用的过程.这些作用力主要包括疏水作用、静电引力和氢键等.同时树脂的物理性质(比表面积、孔径、孔分布和孔容)和溶液的化学性质对吸附平衡也很重要双Langmuir模型是分析吸附过程的半经验方程,通过它可以更详细地研究固液吸附过程中的吸附质分子排列,主要用于有两种或多种吸附位点的吸附剂吸附研究,如前面讨论过的酯基树脂对表面活性剂的吸附过程就比较适合于采用此方程.González-García等人其中M为平衡浓度C时的总吸附量,M从表3可以看出,双Langmuir模型可以很好地拟合表面活性剂在酯基树脂上的吸附过程.通常,在吸附初始阶段,吸附质分子是平躺在树脂表面,随着平衡浓度增加,树脂吸附量也随之增加,吸附在树脂表面的表面活性剂分子开始树立起来,吸附质的磺酸基(-SO从图4可以看出,每个支链烷基苯磺酸盐分子在树脂表面所占空间明显要大于直链烷基苯磺酸盐分子所占的空间,这也是前者在树脂表面的吸附量要明显低于后者的主要原因.另外,由于空间位阻的影响而导致支链烷基分子很难进入吸附树脂的微孔或小孔吸附区.所以,尽管表面活性剂分子在酯基