大孔弱碱性树脂对高水溶性磺酸类染料中间体的吸附

黄意利(浙江龙盛化工研究有限公司 浙江 绍兴 312369)

大孔弱碱性树脂对高水溶性磺酸类染料中间体的吸附

黄意利(浙江龙盛化工研究有限公司 浙江 绍兴 312369)

在高水溶性磺酸类染料生产和使用过程中，将产生大量的2-萘磺酸等中间体。针对这些中间体的处理问题，本文提出了利用大孔弱碱性树脂进行中间体吸附的方法，并开展了有关实验。从实验结果来看，树脂可以利用静电作用进行2-萘磺酸等中间体的吸附。

大孔弱碱性树脂；高水溶性磺酸类染料；中间体；吸附

在国内，高水溶性磺酸类染料得到了大量的生产和应用，并带来了废水处理的问题。而就目前来看，在进行水溶性酸类物质的处理上，普遍使用大孔弱碱性树脂进行这些溶解度大和极性强物质的吸附。但在高水溶性磺酸类染料废水处理方面，有关研究仍然较少。因此，还应加强对大孔弱碱性树脂对高水溶性磺酸类染料中间体的吸附研究，以便更好的利用该种树脂完成这类废水的处理。

1 实验内容

在高水溶性磺酸类染料中，2-萘磺酸、甲苯磺酸等为中间体，得到了大量使用。在对含有这些中间体的废水进行处理时，可以尝试利用大孔弱碱性树脂。为确定大孔弱碱性树脂能否用于进行高水溶性磺酸类染料废水处理，则需要以其为吸附剂开展实验，从而确定树脂对2-萘磺酸等物质的吸附性能。

2 实验方法

在开展实验时，将使用D301苯乙烯-二乙烯苯作为吸附剂。该种吸附剂为大孔弱碱性树脂，饱和吸附量为4.8mmol∕g，比表面积为31.8㎡∕g，粒度在0.3-1.25mm之间，含水量则为50%-66%。而实验使用的2-萘磺酸和对氯磺酸及对甲苯磺酸均为分析纯。在实验开展的过程中，将使用Waters 600型高效液相色谱仪、PHS-3C型精密酸度计作为检测设备。

在实际开展实验前，需要利用95%乙醇进行树脂浸泡，并进行数分钟搅拌，从而使树脂合成中的杂质和单体得到去除。完成搅拌后，需静置半小时，然后将上清液去除，并利用离子水进行树脂清洗。最后，需要在50℃条件下将树脂烘干，直至重量恒定。在此基础上，需完成芳香磺酸化合物称量，并利用蒸馏水进行浓度为1000mg∕L的储备液配置。进行0.1-0.5g树脂称量，并放入碘量瓶中，然后移入80mL储备液。将碘量瓶塞紧，并在振荡器进行24h震荡，直至达到吸附平衡。而实验温度可以分别设置为20、30、40℃，完成吸附后需利用色谱仪进行化合物浓度测定，具体需要在230nm波长下利用紫外线进行2-萘磺酸和对氯苯磺酸等中间体的检测。

3 实验结果

3.1 吸附特性分析

从实验结果来看，利用大孔弱碱性树脂进行2-萘磺酸等中间体的吸附，随着溶液中溶质平衡浓度的提高，吸附量均有所增加。从总体上来看，树脂对高水溶性磺酸类染料中间体的吸附为优惠型过程，其上弱碱性阴离子交换树脂具有一定的比表面积，能够利用树脂骨架上质子化功能基团完成离解磺酸离子的吸附，并利用范德华力进行分子态磺酸的吸附[1]。在这些中间体中，2-萘磺酸具有强酸性，所以离解特性较强，大多以离子状态存在于水溶液中。在这种情况下，树脂由于本身对离子态化合物不具有吸附性，所以主要依靠经典作用进行该类物质的吸附。具体来讲，就是树脂表面会发生基团质子化的情况，从而得到能够利用静电力与磺酸离子缔合吸附的功能基团。在这一过程中，树脂的碱性功能基R+将发生质子化，得到碱性功能基团RH+，该基团与芳香磺酸离子A+将互相吸附。

3.2 吸附性能分析

为确定树脂吸附性能将受到哪些因素的影响，还要分别对20、30和40℃条件下的树脂吸附情况进行分析，并对不同pH值下的吸附情况进行分析。通过分析可以发现，随着温度的升高，树脂对2-萘磺酸和对氯苯磺酸等物质的吸附量也有所增加。分析这一现象的产生原因可以发现，树脂在吸附这些中间体时，这些化合物会经过脱溶剂化进入树脂相[2]。在这一过程中，中间体中包含有疏水性基团芳环和极性基团，疏水性基团难以与水分子合成氢键，所以将形成水蔟结构，只有脱离这一结构才能进入树脂相，因此需要吸收热量进行原有结构的破坏。此外，2-萘磺酸等离子利用静电作用力得到吸附，也要对水分子和树脂碱性基团间的氢键进行破坏，所以同样需要吸热。通过提高温度，则有利于中间体脱离水蔟结构和发生静电作用，因此能够使树脂吸附性能得到提高。而从pH值对树脂吸附性能的影响来看，在pH值比2大的情况下，随着溶液酸性的增强，2-萘磺酸的吸附量得到了增加[3]。但在pH值比2小的情况下，吸附量则随着溶液酸性增强而下降。出现这种情况，主要是由于酸性的增强能够使树脂表面弱碱性功能基团质子化传给你都提高，从而有利于静电吸附的发生。但酸性过强，则将导致溶液中酸性离子与2-萘磺酸离子进行竞争吸附，进而导致树脂对2-萘磺酸等中间体的吸附量降低。

结论：通过分析可以发现，利用大孔弱碱性树脂，可以进行高水溶性磺酸染料中间体的吸附，从而使废水处理问题得到解决。而在实际进行树脂使用时，除了加强树脂的预处理，还要通过适当提高吸附温度和进行pH值的调整提高树脂吸附能力，进而使废水处理效果得到增强。

[1]谢祖芳,童张法,陈渊等.苦味酸和2,4-二硝基酚在弱碱性树脂上的等温吸附[J].化学工程,2014,03:24-28+48.

[2]方芳,刘晓宁,王楠等.梳状弱碱性树脂对丁二酸高浓度循环解吸[J].化工学报,2014,05:1764-1770.

[3]李营,陈平,李长海等.弱碱性树脂对Cr(Ⅵ)的吸附-解吸性能研究[J].应用化工,2011,10:1686-1688+1691.