劉 蘭，彭 瀚，王 斌

（廣東石油化工學(xué)院，廣東 茂名 525000）

環(huán)保與三廢利用

NKA-Ⅱ樹脂吸附苯甲酸的影響因素研究

劉 蘭，彭 瀚，王 斌

（廣東石油化工學(xué)院，廣東 茂名 525000）

水體中的苯甲酸污染已成為我國水污染中的一個(gè)主要問題，回收廢水中的苯甲酸對保護(hù)環(huán)境具有十分重要的意義。本文以NKA-Ⅱ樹脂作為吸附劑，研究NKA-Ⅱ樹脂吸附水溶液中苯甲酸的影響因素，詳細(xì)分析吸附劑質(zhì)量、吸附溫度和吸附時(shí)間對瞬時(shí)吸附量以及苯甲酸脫除率的影響，為大孔樹脂處理含苯甲酸廢水提供理論依據(jù)和參數(shù)指導(dǎo)。

大孔吸附樹脂；吸附；苯甲酸；影響因素

苯甲酸是一種重要的精細(xì)化工產(chǎn)品，隨著我國經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的不斷發(fā)展，水體中的苯甲酸污染已成為我國水污染中的一個(gè)主要問題，回收廢水中的苯甲酸對保護(hù)環(huán)境具有十分重要的意義[1-3]。

吸附法是處理水中有毒有害有機(jī)物最常用的操作方法之一。大孔吸附樹脂既具有活性炭吸附的能力，又可以像離子交換樹脂那樣進(jìn)行再生，而且理化性質(zhì)相對穩(wěn)定，因此，在有機(jī)廢水治理處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[4-5]。本文以NKA-Ⅱ樹脂作為吸附劑，研究NKA-Ⅱ樹脂吸附水溶液中苯甲酸的影響因素。

1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器

NKA-Ⅱ吸附樹脂，苯甲酸（分析純）。

DF-Ⅱ集熱式磁力攪拌器。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析

取預(yù)處理好的NKA-Ⅱ吸附樹脂于錐形瓶中，加入含苯甲酸的廢水溶液。在不同吸附溫度下，在預(yù)先設(shè)定溫度的恒溫水浴震蕩箱中，分別在不同時(shí)間段取樣測定溶液濃度，計(jì)算苯甲酸脫除率。

2.1 吸附劑質(zhì)量對苯甲酸脫除率的影響

隨著吸附劑質(zhì)量的增加，苯甲酸脫除率增大，這是由于吸附劑質(zhì)量增加，吸附劑的比表面積及吸附活性位點(diǎn)隨之增加，吸附效果增強(qiáng)[6-7]。但吸附劑質(zhì)量不斷加大，苯甲酸脫除率增加越來越緩慢。

表1 不同樹脂用量下吸附量及苯甲酸脫除率的變化

以t時(shí)刻吸附量和苯甲酸脫除率隨吸附劑用量的變化趨勢做圖，結(jié)果見圖1、圖2。

圖1 瞬時(shí)吸附量隨吸附劑用量變化趨勢圖

從表1數(shù)據(jù)和圖1、圖2可以看出，隨著吸附劑用量增加，瞬時(shí)吸附量逐漸減小，苯甲酸脫除率逐漸增加。特別是樹脂用量在0.5～1g時(shí)變化趨勢較大，1g以后變化趨勢變得緩慢。吸附初始階段，苯甲酸去除速率隨吸附劑用量增加而迅速增加；隨著吸附的進(jìn)行，去除率增加緩慢。這主要是由于吸附初期大孔樹脂表面有大量可用的吸附位點(diǎn)，能夠快速去除苯甲酸；隨吸附的進(jìn)行，吸附位點(diǎn)隨之減少，吸附推動力下降，很難再被苯甲酸占用，致使其吸附速度逐漸變緩最終達(dá)到平衡。

圖2 苯甲酸脫除率隨吸附劑用量變化趨勢圖

2.2 吸附溫度對苯甲酸脫除率的影響

大孔吸附樹脂的吸附量和吸附能力與溫度呈正比，溫度升高后，吸附作用提高。這是因?yàn)橐环矫骐S著溫度的升高，液體黏度下降，吸附阻力下降；另一方面溫度增加使得吸附質(zhì)穿過吸附劑的外邊界層和內(nèi)部孔隙的擴(kuò)散速率增加[8-9]。

表2 不同吸附溫度下吸附量及苯甲酸脫除率的變化

以t時(shí)刻吸附量和苯甲酸脫除率隨吸附溫度的變化趨勢做圖，結(jié)果見圖3、圖4。

圖3 瞬時(shí)吸附量隨吸附溫度變化趨勢圖

圖4 苯甲酸脫除率隨吸附溫度變化趨勢圖

從表2和圖3、圖4可以看出，隨吸附溫度增加，瞬時(shí)吸附量逐漸增加，苯甲酸脫除率逐漸增加，但是總體變化趨勢不明顯，說明溫度對NKA-Ⅱ樹脂吸附苯甲酸的影響較小?？紤]到成本問題，可以選擇在常溫下吸附。

2.3 吸附時(shí)間對苯甲酸脫除率的影響

設(shè) 置 吸 附 時(shí) 間 分 別 為 10min、15min、20min、30min、45min、60min，在預(yù)先設(shè)定溫度的恒溫水浴震蕩箱中，取樣測定溶液濃度，計(jì)算不同吸附時(shí)間下的瞬時(shí)吸附量和苯甲酸脫除率。

表3 不同吸附時(shí)間下吸附量及苯甲酸脫除率的變化

以t時(shí)刻吸附量和苯甲酸脫除率隨吸附時(shí)間的變化趨勢做圖，結(jié)果見圖5、圖6。

圖5 瞬時(shí)吸附量隨吸附劑用量變化趨勢圖

圖6 苯甲酸脫除率隨吸附劑用量變化趨勢圖

從表3和圖5、圖6可以看出，吸附初始階段，苯甲酸去除速率隨吸附時(shí)間延長而迅速增加；隨著吸附的進(jìn)行，去除率增加緩慢直至達(dá)到平衡。這主要是因?yàn)榉磻?yīng)初期大孔樹脂表面有大量可用的吸附位點(diǎn)，能夠快速去除苯甲酸；隨吸附反應(yīng)的進(jìn)行，大孔樹脂表面的吸附位點(diǎn)減少，吸附推動力下降，吸附速度逐漸變緩最終達(dá)到平衡。綜合考慮，合適的吸附時(shí)間為45min。

3 結(jié)論

1）隨吸附劑用量增加，瞬時(shí)吸附量逐漸減小，苯甲酸脫除率逐漸增加。特別是樹脂用量在0.5～1g時(shí)變化趨勢較大，1g以后變化趨勢變得緩慢。綜合考慮，100mL苯甲酸廢水溶液合適的樹脂用量為3g。

2）隨著吸附溫度增加，瞬時(shí)吸附量逐漸增加，苯甲酸脫除率逐漸增加，但是總體變化趨勢不明顯，說明溫度對NKA-Ⅱ樹脂吸附苯甲酸的影響較小?？紤]到成本問題，可以選擇在常溫下吸附。

3）吸附初始階段，苯甲酸去除率隨吸附時(shí)間的延長而迅速增加；隨著吸附的進(jìn)行，去除率增加緩慢直至達(dá)到平衡。綜合考慮，合適的吸附時(shí)間為45min。

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Study on Influence Factors of Benzoic Acid Adsorption with NKA-Ⅱ Resin

LIU Lan, PENG Han, WANG Bin
(College of Chemical and Environmental Engineering, Guangdong Institute of Petrochemical Industry, Maoming 525000, China)

Benzoic acid pollution in water was a major problem in China’s water pollution, and the benzoic acid in recycled wastewater was of great significance to protect the environment. Applied NKA-Ⅱ resin as adsorbent, the in fluence factors of benzoic acid absorption in aqueous solution were studied. The in fluence of adsorbent quality, adsorption temperature and adsorption time on instantaneous adsorption capacity and benzoic acid removal rate, were detailed investigated.

macroporous adsorption resin; adsorption; benzoic acid; in fluence factor

O 625.5+1

A

1671-9905(2017)11-0043-03

劉蘭（1981-），女，廣東石油化工學(xué)院教師，主要從事化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)室教學(xué)工作。電話：18898517797，E-mail:383733546@qq.com

2017-07-03