李修成，崔 昊，曹允潔

（濱州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，山東 濱州 256603）

環(huán)保與三廢利用

FeNi/D301吸附樹脂的制備及廢水處理性能研究

李修成，崔 昊，曹允潔

（濱州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，山東 濱州 256603）

本文采用濕化學(xué)法制備了FeNi/D301吸附樹脂，并利用紅外光譜儀、同步熱分析儀和透射電子顯微鏡對樹脂的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征。對FeNi/D301吸附樹脂處理模擬苯酚廢水進(jìn)行了正交實驗，結(jié)果表明，初始苯酚濃度為100mg·L-1，吸附溫度為25℃，廢水pH值為6，吸附時間為4h，是最優(yōu)的工藝條件。

FeNi/D301吸附樹脂；制備；表征；廢水處理

大孔樹脂以性質(zhì)穩(wěn)定、易于再生、吸附目的性強(qiáng)、常溫常壓即可存活等優(yōu)勢[1]迅速崛起，成為化工行業(yè)處理污水的主要原料。最近幾年大孔樹脂的研究主要集中在樹脂對不同物質(zhì)的處理原理、影響污水處理的因素和如何改善工藝流程的研究上。尚沒有研究者進(jìn)一步探究大孔樹脂對污水處理的作用機(jī)理，以促進(jìn)大孔樹脂研究的發(fā)展和進(jìn)一步應(yīng)用[2-8]。D301樹脂具有再生效率高、堿水耗低、交換容量大、抗有機(jī)物污染及抗氧化能力強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度好等優(yōu)點，但D301樹脂顆粒比較小，導(dǎo)致回收比較困難，不利于樹脂的重復(fù)利用。本文以D301樹脂為載體，采用濕化學(xué)法制備了易于回收的FeNi/D301磁性吸附樹脂，并進(jìn)行了模擬廢水處理的正交實驗。

1 實驗

1.1 儀器和試劑

JJ-1型電動攪拌器，HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋，Nicolet380型傅立葉變換紅外光譜儀，ZKXFB-1型真空干燥箱，AUY120型電子天平，SHZ-D(Ⅲ)型循環(huán)水真空泵，JEM-1200型透射電子顯微鏡，STA449F3型同步熱分析儀，SHA-C1恒溫震蕩器。

FeCl2·4H2O、NiCl2·6H2O、Mg、無 水 乙 醇、NaOH、鹽酸、苯酚、油酸（均為AR）。D301樹脂。

1.2 樣品制備

D301樹脂處理：將未處理過的D301樹脂依次用濃度5%的氫氧化鈉溶液、3.5%的鹽酸溶液和5%的氫氧化鈉溶液各浸泡12h，最后用蒸餾水反復(fù)水洗至中性，將樹脂放入干燥箱中，在40℃的條件下干燥12h。

FeNi/D301樹脂制備：分別稱取10g的FeCl2·4H2O、NiCl2·6H2O和處理過的D301樹脂加入到圓底燒瓶，然后加入150mL的無水乙醇進(jìn)行溶解，溶解完全后將圓底燒瓶置于恒溫水浴鍋中，在45℃的水浴條件下加熱。反應(yīng)30min后向圓底燒瓶中滴加濃度為10mol·L-1的氫氧化鈉溶液，直到溶液呈現(xiàn)墨綠色。加入少量的分散劑油酸和少量的還原劑鎂粉，繼續(xù)攪拌。反應(yīng)1h后將圓底燒瓶中的混合物抽濾，用稀鹽酸、蒸餾水洗滌得到的產(chǎn)物。將產(chǎn)物放入真空干燥箱中，在70℃的條件下真空干燥6h，最終得到FeNi/D301改性吸附樹脂。

1.3 樣品表征

采用Nicolet380型傅立葉變換紅外光譜儀對樣品進(jìn)行物相表征，使用STA449F3型同步熱分析儀進(jìn)行熱重分析，利用JEM-1200型透射電子顯微鏡對樣品進(jìn)行形貌分析。

1.4 廢水處理正交實驗

選取吸附溫度、吸附時間、廢水pH值、初始苯酚濃度4個影響因素，從每個單因素中選取3個水平因素，以吸附率為指標(biāo)，對FeNi/D301吸附樹脂進(jìn)行苯酚廢水處理的正交實驗。

表1是正交實驗因素水平表。

表1 正交實驗因素水平表L9（34）

2 結(jié)果與討論

2.1 紅外表征

圖1是D301樹脂、鐵鎳合金以及FeNi/D301吸附樹脂的紅外光譜圖。從圖1中可以看出，空白樹脂和鐵鎳改性樹脂的紅外吸收光譜位置基本一致，不同的是鐵鎳改性吸附樹脂在1090cm-1和3130cm-1處出現(xiàn)了鐵鎳合金的特征吸收峰，表明在空白樹脂上成功引入了鐵鎳合金，所以鐵鎳改性吸附樹脂制備成功。

圖1 D301樹脂、鐵鎳合金以及FeNi/D301吸附樹脂的紅外光譜圖

2.2 熱重測試

圖2為D301樹脂的熱重曲線圖，圖3為FeNi/D301吸附樹脂的熱重曲線圖。從圖中可以看出，溫度在0～200℃之間時，鐵鎳改性吸附樹脂的失重較小，約占總質(zhì)量的5%，失重的原因主要是升溫過程階段FeNi/D301吸附樹脂中的水、乙醇等小分子的放出。當(dāng)溫度處于400～800℃之間時，F(xiàn)eNi/D301吸附樹脂失重較慢（約占總質(zhì)量的30%），說明樹脂經(jīng)過改性后穩(wěn)定性增強(qiáng)。最終結(jié)果顯示，樹脂經(jīng)改性后，樹脂的分解溫度從原來的900℃上升到1050℃。

圖2 D301樹脂的熱重曲線

圖3 FeNi/D301吸附樹脂的熱重曲線

2.3 鐵鎳改性吸附樹脂的透射電鏡測試

圖4為FeNi/D301吸附樹脂的TEM圖。圖中黑色部分為鐵鎳合金，淺色部分為D301樹脂，從圖中可以清楚地看到，鐵鎳合金以顆粒狀附著在樹脂表面，而顆粒的大小不一，主要是由于樹脂表面的孔徑大小不同導(dǎo)致的。

圖4 FeNi/D301吸附樹脂TEM照片

2.4 廢水處理正交實驗

表2為FeNi/D301吸附樹脂處理苯酚廢水的正交實驗結(jié)果及分析表。從表2中可以看出，吸附率的極差值變動范圍在3.632～11.836之間，極差值越大，表明這一因素對實驗結(jié)果的影響越明顯。故4個因素對FeNi/D301吸附樹脂吸附苯酚的影響權(quán)重為初始苯酚濃度＞吸附溫度＞廢水pH值＞吸附時間。該實驗的目的是尋找吸附苯酚的最優(yōu)工藝條件。實驗結(jié)果表明，初始苯酚濃度為100mg·L-1，吸附溫度為25℃，廢水pH值為6，吸附時間為4h，是最優(yōu)的工藝條件。

表2 正交實驗結(jié)果及分析表

3 結(jié)論

采用濕化學(xué)法，選用FeCl2·4H2O、NiCl2·6H2O和D301樹脂為原料，制備了FeNi/D301吸附樹脂。鐵鎳合金以顆粒狀附著在樹脂表面，在1090cm-1和3130cm-1處出現(xiàn)了鐵鎳合金的特征吸收峰。樹脂經(jīng)改性后，樹脂的分解溫度從原來的900℃上升到1050℃，熱穩(wěn)定性增強(qiáng)。廢水處理正交實驗結(jié)果表明，初始苯酚濃度為100mg·L-1，吸附溫度為25℃，廢水pH值為6，吸附時間為4h，是最優(yōu)的工藝條件。

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Abstract:In this paper, FeNi/D301 adsorption resin was prepared by wet chemical oxidation method. The structure and morphology of the modi fi ed adsorption resin were characterized by FTIR, synchronous thermal analyzer and transmission electron microscope.Orthogonal experiments were carried out to simulate the treatment of phenol wastewater with FeNi/D301 adsorption resin, the results showed: the initial concentration of 100mg/L, adsorption temperature 25℃, pH value of wastewater 6 and adsorption time 4h, were the optimum process conditions.

Key words:FeNi/D301 adsorption resin; preparation; characterization；wastewater treatment

Preparation and Wastewater Treatment Performance of FeNi/D301 Adsorption Resin

LI Xiucheng, CUI Hao, CAO Yunjie
(College of Chemistry and Chemical Engineering，Binzhou University, Binzhou 256603, China)

O 635.2；X703.1

A

1671-9905(2017)09-0042-03

山東省自然科學(xué)基金項目（ZR2015BL031）；濱州市科技發(fā)展計劃項目（2014ZC0313）

曹允潔(1980-)，女，山東臨沂人，濱州學(xué)院講師，碩士，主要從事廢水處理研究。電話：13854378550，E-mail:yunjiecao@126.com

2017-05-26