FeNi/D301吸附树脂的制备及废水处理性能研究

李修成，崔 昊，曹允洁

（滨州学院化学化工学院，山东 滨州 256603）

环保与三废利用

FeNi/D301吸附树脂的制备及废水处理性能研究

李修成，崔 昊，曹允洁

（滨州学院化学化工学院，山东 滨州 256603）

本文采用湿化学法制备了FeNi/D301吸附树脂，并利用红外光谱仪、同步热分析仪和透射电子显微镜对树脂的结构和形貌进行了表征。对FeNi/D301吸附树脂处理模拟苯酚废水进行了正交实验，结果表明，初始苯酚浓度为100mg·L-1，吸附温度为25℃，废水pH值为6，吸附时间为4h，是最优的工艺条件。

FeNi/D301吸附树脂；制备；表征；废水处理

大孔树脂以性质稳定、易于再生、吸附目的性强、常温常压即可存活等优势[1]迅速崛起，成为化工行业处理污水的主要原料。最近几年大孔树脂的研究主要集中在树脂对不同物质的处理原理、影响污水处理的因素和如何改善工艺流程的研究上。尚没有研究者进一步探究大孔树脂对污水处理的作用机理，以促进大孔树脂研究的发展和进一步应用[2-8]。D301树脂具有再生效率高、碱水耗低、交换容量大、抗有机物污染及抗氧化能力强、机械强度好等优点，但D301树脂颗粒比较小，导致回收比较困难，不利于树脂的重复利用。本文以D301树脂为载体，采用湿化学法制备了易于回收的FeNi/D301磁性吸附树脂，并进行了模拟废水处理的正交实验。

1 实验

1.1 仪器和试剂

JJ-1型电动搅拌器，HH-2数显恒温水浴锅，Nicolet380型傅立叶变换红外光谱仪，ZKXFB-1型真空干燥箱，AUY120型电子天平，SHZ-D(Ⅲ)型循环水真空泵，JEM-1200型透射电子显微镜，STA449F3型同步热分析仪，SHA-C1恒温震荡器。

FeCl2·4H2O、NiCl2·6H2O、Mg、无 水 乙 醇、NaOH、盐酸、苯酚、油酸（均为AR）。D301树脂。

1.2 样品制备

D301树脂处理：将未处理过的D301树脂依次用浓度5%的氢氧化钠溶液、3.5%的盐酸溶液和5%的氢氧化钠溶液各浸泡12h，最后用蒸馏水反复水洗至中性，将树脂放入干燥箱中，在40℃的条件下干燥12h。

FeNi/D301树脂制备：分别称取10g的FeCl2·4H2O、NiCl2·6H2O和处理过的D301树脂加入到圆底烧瓶，然后加入150mL的无水乙醇进行溶解，溶解完全后将圆底烧瓶置于恒温水浴锅中，在45℃的水浴条件下加热。反应30min后向圆底烧瓶中滴加浓度为10mol·L-1的氢氧化钠溶液，直到溶液呈现墨绿色。加入少量的分散剂油酸和少量的还原剂镁粉，继续搅拌。反应1h后将圆底烧瓶中的混合物抽滤，用稀盐酸、蒸馏水洗涤得到的产物。将产物放入真空干燥箱中，在70℃的条件下真空干燥6h，最终得到FeNi/D301改性吸附树脂。

1.3 样品表征

采用Nicolet380型傅立叶变换红外光谱仪对样品进行物相表征，使用STA449F3型同步热分析仪进行热重分析，利用JEM-1200型透射电子显微镜对样品进行形貌分析。

1.4 废水处理正交实验

选取吸附温度、吸附时间、废水pH值、初始苯酚浓度4个影响因素，从每个单因素中选取3个水平因素，以吸附率为指标，对FeNi/D301吸附树脂进行苯酚废水处理的正交实验。

表1是正交实验因素水平表。

表1 正交实验因素水平表L9（34）

2 结果与讨论

2.1 红外表征

图1是D301树脂、铁镍合金以及FeNi/D301吸附树脂的红外光谱图。从图1中可以看出，空白树脂和铁镍改性树脂的红外吸收光谱位置基本一致，不同的是铁镍改性吸附树脂在1090cm-1和3130cm-1处出现了铁镍合金的特征吸收峰，表明在空白树脂上成功引入了铁镍合金，所以铁镍改性吸附树脂制备成功。

图1 D301树脂、铁镍合金以及FeNi/D301吸附树脂的红外光谱图

2.2 热重测试

图2为D301树脂的热重曲线图，图3为FeNi/D301吸附树脂的热重曲线图。从图中可以看出，温度在0～200℃之间时，铁镍改性吸附树脂的失重较小，约占总质量的5%，失重的原因主要是升温过程阶段FeNi/D301吸附树脂中的水、乙醇等小分子的放出。当温度处于400～800℃之间时，FeNi/D301吸附树脂失重较慢（约占总质量的30%），说明树脂经过改性后稳定性增强。最终结果显示，树脂经改性后，树脂的分解温度从原来的900℃上升到1050℃。

图2 D301树脂的热重曲线

图3 FeNi/D301吸附树脂的热重曲线

2.3 铁镍改性吸附树脂的透射电镜测试

图4为FeNi/D301吸附树脂的TEM图。图中黑色部分为铁镍合金，浅色部分为D301树脂，从图中可以清楚地看到，铁镍合金以颗粒状附着在树脂表面，而颗粒的大小不一，主要是由于树脂表面的孔径大小不同导致的。

图4 FeNi/D301吸附树脂TEM照片

2.4 废水处理正交实验

表2为FeNi/D301吸附树脂处理苯酚废水的正交实验结果及分析表。从表2中可以看出，吸附率的极差值变动范围在3.632～11.836之间，极差值越大，表明这一因素对实验结果的影响越明显。故4个因素对FeNi/D301吸附树脂吸附苯酚的影响权重为初始苯酚浓度＞吸附温度＞废水pH值＞吸附时间。该实验的目的是寻找吸附苯酚的最优工艺条件。实验结果表明，初始苯酚浓度为100mg·L-1，吸附温度为25℃，废水pH值为6，吸附时间为4h，是最优的工艺条件。

表2 正交实验结果及分析表

3 结论

采用湿化学法，选用FeCl2·4H2O、NiCl2·6H2O和D301树脂为原料，制备了FeNi/D301吸附树脂。铁镍合金以颗粒状附着在树脂表面，在1090cm-1和3130cm-1处出现了铁镍合金的特征吸收峰。树脂经改性后，树脂的分解温度从原来的900℃上升到1050℃，热稳定性增强。废水处理正交实验结果表明，初始苯酚浓度为100mg·L-1，吸附温度为25℃，废水pH值为6，吸附时间为4h，是最优的工艺条件。

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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

山东省自然科学基金项目（ZR2015BL031）；滨州市科技发展计划项目（2014ZC0313）

曹允洁(1980-)，女，山东临沂人，滨州学院讲师，硕士，主要从事废水处理研究。电话：13854378550，E-mail:yunjiecao@126.com

2017-05-26