大孔吸附树脂在环境中的应用研究

胡建国，朱根华，严志宏，袁　恩，熊耀坤

（江西中医药大学，江西　南昌　330004）

大孔吸附树脂在环境中的应用研究

胡建国，朱根华，严志宏，袁恩，熊耀坤

（江西中医药大学，江西南昌330004）

大孔吸附树脂是近几十年发展起来的一种具有多孔立体结构的聚合物吸附剂。因其具有稳定的理化性质、大的比表面积、高的吸附容量、好的选择性以及快的吸附速度等特点，已被广泛应用于各个领域，尤其是在环境方面，具有潜在的应用前景。本文主要综述了大孔吸附树脂的特性、分类和吸附机理，以及其应用在废水处理、废气吸收、农药吸附和重金属离子吸附等环境领域的研究进展。

大孔吸附树脂；吸附；环境；应用

近年来，由于传统吸附剂如活性炭，活性褐煤、石英砂、粘土和沸石等常规的吸附材料大多存在吸附容量低、再生性能和选择性差的缺点和不足，严重阻碍了其在工业上进一步推广应用［1,2］。然而，随着功能高分子材料的迅猛发展，大孔吸附树脂作为一种新型吸附材料引起了广泛关注，其相关的合成和功能化也在深入地研究［3］。其作为一种有效的广泛用于吸附净化水质的吸附剂，有着较高的吸附量、比表面积和稳定的化学结构。大孔吸附树脂的主要优势之一就是相比其他的吸附剂可重复利用，在环境污染控制，特别是难降解有机废水处理的环境方面具有重要的应用，此外也广泛应用于医药、化工、分析化学、临床鉴定、工业脱色、环境保护等领域［4］。尤其随着大孔吸附树脂在吸附方面研究的进一步加深，以及资源的紧缺和环境压力的与日俱增，其在环境领域具有广阔的应用前景。

1　大孔吸附树脂的概述

1.1 大孔吸附树脂的特性

大孔吸附树脂是一种有机多孔的吸附材料，具有比表面积大、交换速度快、机械强度高、热稳定好、抗污染能力强等优点。其包括化学和物理结构，化学结构受单体聚合反应的影响，物理结构则主要影响其吸附性能。大孔吸附树脂主要的物理结构则是其孔结构，其孔结构主要由比表面积、平均孔径和孔体积等物理手段来表，描述如表1。

表1.大孔吸附树脂的物理表征［5］

1.2 大孔吸附树脂的分类

大孔吸附树脂的分类有很多种形式，既可以根据其孔隙的不同，也可以根据合成其原材料的不同来划分，甚至可以根据其极性的不同来做以下分类（见表2）。

表2　大孔吸附树脂的分类

1.3 大孔吸附树脂的吸附机理

大孔吸附树脂的吸附主要为物理吸附，其实质是其表面分子因为受力不均匀，而产生表面能，从而最终导致表面具有吸附功能。表面吸附通常在水溶液中吸附，其吸附量受比表面积与被吸附分子接触的活性位点的影响，是由范德华引力或生成氢键作用的结果。具有多孔结构的大孔吸附树脂对不同分子量的物质具有吸附和筛选作用，不同的分子经一定的洗脱液洗脱，达到分离、除杂、纯化和浓缩的目的。

2　大孔吸附树脂在环境中的应用

2.1 在废水处理方面的应用

随着我国工业经济的快速发展，有机废水产生日益增多，废水排放压力增加。废水排放不仅污染环境，也会给人们的健康造成很大的伤害，因此，对废水中有害物质的处理，纯化，让废水变废为宝，成为了广大科技工作者研究的重点。大孔吸附树脂因其吸附能力强，正广泛应用在对工业废水处理方面，如对废水中卤代烃化合物、硝基化合物、酚类化合物、有机酸类化合物等污染物，具有很高的吸附量。

2.1.1 大孔吸附树脂吸附废水中的卤代烃化合物

卤代烃化合物是废水中重要的有机污染物。氯化消毒是当前水的主要消毒方式，但是在水被消毒过程中会产生大量的卤代有机污染物，其中三卤甲烷、卤乙酸等有毒物质，就是在此过程中产生的主要有害物质。这类有害物质不仅严重污染了水环境，破坏了自然生态系统，而且对人体的健康也造成了严重的危害。因此，如何去除废水中的卤代烃化合物，就变得具有重要的现实意义。传统的处理方法已经不能满足现在人们的需要，新型的污水处理方法势在必行，大孔吸附树脂因其大的比表面积，对废水中的卤代烃化合物具有很强的吸附性能，这方面的研究也在逐步深入。如四川大学利用大孔吸附树脂对废水中的氯仿进行动态吸附实验，结果显示，使用大孔吸附树脂不仅对废水中的氯仿具有很好的吸附能力，而且还可以对水中少量的氯仿进行浓缩和回收，这对环境的保护和人体的健康具有重要的现实意义。

2.1.2 大孔吸附树脂吸附废水中的硝基物化合物

硝基化合物是废水中重要的有机污染物之一。废水中含有大量的硝基化合物，人类服用不仅对人体产生致癌作用、而且还会直接中毒身亡。因此，如何消除废水中的硝基化合物成为科研人员关注的重点。张炜铭等科研人员建立了采用大孔吸附树脂吸附-脱附废水中的苯胺等硝基物化合物研究，实验结果表明，大孔吸附树脂对苯胺的吸附率高达99.9%以上，脱附率也高达98%以上，对苯胺等硝基化合物具有优良的吸附效果。

2.1.3 大孔吸附树脂吸附废水中含酚类的化合物

酚类化合物是废水中有机污染物来源之一。它是一种强毒性的有机化合物，排放含有酚类化合物的废水，不仅严重污染环境，而且对人体的健康造成极大地危害。废水中酚类化合物过高，鱼类等水生生物无法生存，灌溉农作物也会造成减产和枯死。因而采用大孔吸附树脂来吸附废水中的酚类化合物，既保护自然生态系统，也保护人类的健康，具有重要的意义。A.M.Li等采用大孔吸附树脂，研究了其对废水中多种酚类化合物的吸附性能，研究结果表明，功能化后大孔吸附树脂，其吸附量得到显著的提高，而且此吸附剂可以重复使用，吸附性能优良。此外，大孔吸附树脂也可以进行其他的改性，或与其他工艺进行结合，实现优势互补，共同对废水进行处理，能够达到更好的效果。

2.1.4 大孔吸附树脂吸附废水中有机酸类化合物

有机酸类化合物也是废水中重要的有机污染物。有机酸类化合物广泛存在于工业废水中，是工业废水污染物的主要来源，会对环境和人体健康造成严重的影响。因此如何有效、快速、准确的去除废水中的此类有机酸化合物，是摆在广大科研工作者面前的重要任务。王学江等研究了大孔吸附树脂（NDA-800超高交联大孔吸附树脂）吸附废水中的有机污染物水杨酸，研究结果表明，大孔吸附树脂对水杨酸的吸附处理之后，排放的废水各指标均达到国家排放标准，对水杨酸的吸附具有良好的效果。

2.2 在废气吸收方面的应用

大孔吸附树脂是一类比表面积大的多孔高分子材料。在吸附废气方面远远优异于传统的吸附剂活性炭，因为大孔吸附树脂的吸附不仅具有表面吸附，还能够进行骨架吸附和基团吸附等多种方式，因此，大孔吸附树脂在吸附废气方面具有广阔的应用前景。张筑生尝试了几种大孔吸附树脂对二氯甲烷废气净化的效果，通过二氯甲烷废气的吸附，建立了吸附过程中的最佳操作参数为实际的工程应用提供数据参考。可以在二氯甲烷废气的治理方面找寻新的方法，更加有效地推动环境治理技术的发展。

2.3 在重金属离子吸附方面的应用

随着经济的快速发展，重金属离子污染也日益严重。重金属离子的污染物进入水体中，对水环境造成严重污染，由于重金属离子容易通过食物链而富集，构成了对生物和人体健康的严重威胁。如何有效地治理重金属离子污染，已成为国内外学者的广泛关注对象。目前，大孔吸附树脂在去除废水中的重金属离子方面取得了良好的效果。Fahmy, H.M.等人研究使用了大孔吸附树脂去除纺织废水中的金属离子有较好的吸附效果。

3　总结与展望

随着新型大孔吸附树脂的不断涌现和吸附技术的迅猛发展，且因具有选择性好、吸附容量高、交换速度快、耐污染性强等独特的性能，大孔吸附树脂在废水处理、废气吸收、有机磷农药和重金属离子吸附等环境保护方面具有极大的推广价值。从文献的调研情况来分析，目前使用人工合成吸附树脂的研究主要应用在有机废水和重金属离子的吸附去除，然而天然改性吸附树脂用于环境中却鲜有报道，这正是今后广大科研工作者所该努力的方向。

［1］李鸿江，温致平，赵由才.大孔吸附树脂处理工业废水研究进展［J］.安全与环境工程，2010（3）：21-24.

［2］黄文强，李晨曦.吸附分离材料［M］.北京：化学工业出版社，2005：34-67.

［3］崔 岳.聚丙烯酸酯类大孔吸附树脂的合成、功能化及应用［D］.保定：河北大学，2003：24-35.

［4］王跃生，王 洋.大孔吸附树脂研究进展［J］.中国中药杂志，2006，31（12）：961-965.

［5］郭丽冰，王 蕾.常用大孔吸附树脂的主要参数和应用情况［J］.中国现代中药，2006（4）：26-32.

The Application Research of Macroporous Absorption Resin in Environment

Hu jianguo， Zhu genhua， Yan zhihong， Yuan en， Xiong yaokun*
（Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine，Nanchang 330004，China）

In recent years， Macroporous absorption resin is a kind of polymer adsorbent with porous three-dimensional structure， which has developed rapidly.Because of its physical and chemical stability， large specifc surface area， high adsorption capacity，good selectivity and fast adsorption rate and other characteristics，Macroporous absorption resin which has a potential application prospect， is widely used in various felds， especially in the environment.In this paper， review the characteristics of macroporous resin adsorption， adsorptionmechanism and its classifcation， as well asprogress the application researchof wastewater treatment， waste gas absorption and heavy metal ions adsorbed inthe feld of environmental

macroporous absorption resin；adsorption； environment； application

胡建国（1984-），男，江西抚州人，硕士研究生，助教；研究方向：纳米材料的修饰与功能化及其应用。