• 7.11 MB
  • 2023-01-01 08:30:50 发布

磁性丙烯酸系功能化树脂的制备及在水处理中的应用

  • 63页
  • 当前文档由用户上传发布,收益归属用户
  1. 1、本文档共5页,可阅读全部内容。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,可选择认领,认领后既往收益都归您。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细先通过免费阅读内容等途径辨别内容交易风险。如存在严重挂羊头卖狗肉之情形,可联系本站下载客服投诉处理。
  4. 文档侵权举报电话:19940600175。
■胃—[.WMr懸w;垂M客功能化树脂的制瞧:环境王程方式:囚全曰制攻读D在职攻读姻名:M胥师:些煙M;导!)巧:唐运平高级工程师I日期2;:20巧年1月;■■‘剛三還到隨疆固隱\n独创性声明■本人声明所^交的学位论文是本人化4师指诗h进巧的研究X作和化得的研究成果,除了文中特别加W标注和致谢之处外,论文中不包含其他人d经发未或撰写过的研巧成果,也不包含为获得天津工业大学或其化教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文。与我中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:签字日%W知3月/曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津工业大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津工业大学时封、将学位论文的争部或部分内容编入有关数据库进行、、检索,并采用影印缩印或扫描等夏制于段保每汇编W供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。)(保密的学位论文在解密后适用本授权说明、:巧位论文作巧签名:哥师签名签字曰期7年月曰签字曰期:nW/年月白^(^^^//\n学位论文的主要创新点考察了丙稀酸系磁性树脂季较改性前后去除溶解性腐殖酸的分子量和亲疏水特征。溶解性NOMs中疏水性大分子组分对于树脂孔道的堵塞和对离子交换,是造成磁性树脂经NaC位点的覆盖l再生后去除效率无法完全恢复的主要原因。\n摘要我国饮用水水源污染严重,NOMs(NaturalOrganicMaters,NOMs)是其一中重要污染物之,其不仅増加了水体的色度,影响水体的感官效果,而且是消。毒副产物的重要前体,增加了饮用水消毒过程的健康安全隐患水中的NOMs具有荷负电、分子量分布广的特征。与常规活性炭吸附相比,离子交换技术对NOMs的去处更加有效,在饮用水处理中的应用越发广泛。本研究采用悬浮聚合法成功制备了强碱性丙痛酸系磁性阴离子交换树脂-PGMA-PGMAM(m),并考察了m对从溶解性腐殖酸为代表的NOs的去除效果,。通过比较季较化改性前后树脂去除溶解性腐殖质的分子量和亲疏水性特征m-PGMA评价了树脂基材吸附对该过程的贡献,及对树脂再生效果的影响。得到的主要结论如下:m-PGMAAF树脂W甲基丙帰酸缩水甘油醋(GM)为单体、油酸改性的e3〇42 ̄70.01mE为磁核。树脂为球状.3%,/80100,含水率离子交换容*为qg;粒径分布2im,比表面积25.53m/,平均孔径2.75mn。,Fe3〇4位于|g树脂呈核壳式结构树,在外加磁场下可W实现树脂的快速高效分离脂内部。通过改变转速可W有效控 ̄制树脂的粒径510r/min、420r/min,分别得到210250n。当转速降低至粒径分布叫290 ̄330n的树脂和叫。^-PGMA树脂对溶解性腐殖酸的去除具有速率快m、效率富的优点。该动力,对溶解性腐殖酸的吸附速率越快学过程符合准二级动力学模型。树脂粒径越小。通过Boyd模型可知,其吸附过程液膜扩散占主导作用。树脂去除溶解性腐殖酸的热力学平衡可W用打eundli化等温线方程拟合。改性前的树脂对溶解性腐殖酸的去除主要通过疏水作用和苯环间n-作用等物理吸附-PGMA树。改性后的m脂可W通过离子交换作用和物理作用去除腐殖酸。通过比较季锭化改性前后树脂去除溶解性腐殖酸的分子量和亲疏水性特征发现,未改性的树脂对于小分子量(<10KDa)姐分的去除效果略好于大分子量(>100KDa)组分,而对于疏水性组分去除效果远优于亲水性组分改性后的树脂对于各组分腐殖酸的去除性能均;有显著提升,特别是大分子量组分和亲水性纽分。被树脂基材所吸附的大分子疏0%NaC,水性姐分不能通过1l进行再生因此表现为树脂初次再生时再生效率的显著下降(下降幅度6%),此后再生效率的下降率平稳在1%左右。关键词:磁性树脂;季镇化改性;腐殖酸;检测性分级;再生\nAbstractOurdrinkingwaterpollutio打isserious,NOMs(naturalorganicmaters)iso打eoftheimportantpollutants,which打oto打lyincreasesthewatercolor,affectthesensoryeffecm-tofewaterbodutasoanortantrecursorosnfectonroctsthy,blippfdiiibypdu,nceaseeheaandsafetazaofnknwatenfecto打rocess.eir化l化yhrddriigrdisiipThwaterNOMshasthecharacteristicsofneativelcharedandwdemolecuarweihtgygilgdistribution.Gomparedwiththeconventionalactivatedcarbonadsorptionion,exchanetechnooforNssmoreeffectiveandmorewidelusedintheglgyOMi,ytreatmentofdrnkinwater.igThisstudsuccessfullrearedbsusensonolmerizationofacrlicyyppypipyymanem-tgticstronglbasicanionexchangeresinPGMA.And化eeffecofy()m-whPGMAontheNOMsichwasreresentedbdissolvedhumicacidwas,py,investigated.Bycomparingbeforeandaftermodificatio打quaternaryammoniumresin化removethemolecularweitandsolublitofhrohobicandhrohilicghiyydpydpcharac1:eristicsofhumusweevaluatedthecontributionoftheresinsubstrate,-adsortionrocessandtheimactonmPGM八resinree打erat.ioneffectThemainpp,pgconclusionsareasfollows:^-PGMmonomermLAresinwkhlcidlme化acrlateoleicacidgyyy(GMA),h〇modifiedFe3〇4mag打eticcore.民esinissperical,thewaterrateis70.3/〇,degreeofcrosslinkinis1%theionexchanecaacitfor2.01mE/articlesizedistributiong,gpyqg;p2?l2of80OOamsec.75.Thificsurfacearea5.53m/averaeorediamekrof2nme,,,ipggpresiniscoreshellstrucUireFe〇islocatedinsidet;heresinand化eresincanbe,34,quicklyandefficientlyseparatedunder1:heappliedmagneticfield.Thesizeofl;heresincanbeeffectivelcontrolledbchanintherotatinseed.Whentherotationalyygggpseedisreducedto510r/minand420r/minthearticlesizedis化ibutionofp,p2??10250amand290330amisobtained.||-PGMATheremovalofsolublehirniicacidbymresinhastheadvant:aesofhihgg打amiuasilspeedandhighefficie打cy.Thedycprocesscanuseqtwoeveldynamicilmodelfitti打.Thesmaller化earticlesizethefaster化eadsortionrateofdssovedgp,phumicacid.ThrouhtheBodmodelitcanbeknown也atl;headsortio打rocessisgy,ppdominatedbluidfilmdiffusion.Resintoremovedissolvedhumicthermodnamicyiqy\neuilibriumcanFreunduationfitin.Themodi打edresinbeforetheqlichisothermeqgdissolvedhumicacidremovalmainlthrouhhdrohobicinteractioninteractionygyp,-betweenbenzeneandott.;herphysicaladsorpionThemodifiedmPGMAresi打can*functionandhsicalfunctionofByhumicacidiemovalbyionexchane.comarinpgypgtheuaternarammoniummodificationofresinsbeforeandafterremovalofqydissolvedhumicacidmolecularweightandhydrophilicfeaturesfoundunmodified<resismallmolecularweht0KDacomonentremovalefficiencisslihtnforig1ygly()pbetterthanhighmolecularweight>100KDacompo打ent,andthehdrophobic()ycomone打tremovasfarsuerortoaroiccomonenttemodedesnplipihydphlip;hi打riforremovalperformanceofeachcomponentofhumicacidsignificantlymovedesecatremoecuarwetcomonentandthehrohUcirillhelalliip,pygghpydpcomo打e打t.Adsorbedo打theres打substratebarehdroobicroucannotepiylgyphgpbreeneratedb10%NaClsotheerformanceisfirsttheree打erationofresingy,pgreenerationefficiencdecreasedsinificantlydecreased6%afterreenerationgyg(),gefficiencydeclineratesteadataround1%.yKeywords:Naturalorganicmatters;Detectionfractionation;Magneticresin;QuaternaryammoniummodificationReeneration;g\n目录一第章绪论11s1.IzK中NOM污染IN0MS的去除技2.2术研究进展1.2.1强化混凝21..22化学氧化21.2.3膜过滤31244..吸附去除法1.3磁性树脂技术概述及应用研巧进展713.17.磁性树脂的简介1.2磁性树脂在水处理中的应用.381.3.3磁性离子交换树脂的制备91.4研究的内容及意义1114.111.研究内容1.11.42研究意义1.42.3技术路线图1第二章实验材料与方法132.1实验仪器及试剂132.2实验方法巧2I1.2.四氧化H铁纳米颗粒的制备与油酸改性52.215.2磁性树脂的制备过程22.31.吸附动力学实验62.417.2吸附热力学实验2.2.日溶解性腐殖酸检测性分级方法172.1.26吸附再生方法92.3分析与表征方法202.3.1腐殖酸浓度测定方法20-22.3.2mPGMA树脂的表征方法0-第王章mPGMA树脂的表征及分析233.1红外光谱分析23-32.2X射线衍射分析4I\n-253PGMA.3m的磁性能-325.4mPGMA树脂的形貌表征-3、27.5mPGMA树脂的含水率、离子交换容量比表面积表征327.6本章小结m-PGM第四章去除溶解性腐殖酸性能研究29-4PGMA29.Im树脂去除腐殖酸的动力学研巧-42mPGMA33.树脂对腐殖酸的吸附等温线-PGMA树4%.3季按化改性前后m脂对腐殖酸的吸附性能研究4136.3.腐殖酸去除性能4.37.32分子量特征439.3.3亲疏水性特征-4PGMA41.4m树脂的吸附再生性能研巧442.5本章小结第五章结论与展望43543.1结论544.2展望参考文献45发表论文和参加科研情况说明53致谢55II\n第一章绪论,第一章绪论水资源是人类社会赖W生存的前提,工业。我国是世界上最大的发展中国家快速发展,、城镇化进程加快的同时水资源的破坏也在不断加剧。大量未经处理或者只做简单处理的生活污水W及工业废水肆意排放到天然水体中,直接或间接造成了地表水甚至地下水的污染,给饮用水安全带来了严重的威胁,给环境带来了负面影响。国内和国外的统计资料显示,水体中最普遍、危害最大的污染物是有机物污一[1]NOM染物。水体中的有机物分为两类叫类是天然有机物(s),包括腐殖一,在水体中含量较高质、微生物分泌物、溶解的动植物组织等;另类是人工合成的有机物(SOC),包括水处理过程中产生的和直接随工业废水及生活污水排放的,但种类繁多且毒性强,各国均有明确,这部分有机物在水体中的含量很少W的种类和限制规定。1.1水中NOMs污染NOMs主要是指动植物在自然循环过程中经腐烂分解所产生的大分子有机[4] ̄物,其中腐殖质在地表水源中含量最高,占NOMs总量的60%90%,对于水5一[]体色度有重要贡献。腐殖质是类含酪哲基、駿基、醇哲基等多种官能团的大8心]50 ̄分子聚合物,其分子量在几百到几万之间%60%,,其中碳水化合物类占9? ̄[]木质素类占10%30%,蛋白质类物质占1%3%。腐殖质在水中的形态可分为碱溶而酸不溶的腐殖酸(HA),酸溶而碱不溶的富里酸(FA),酸碱都不溶的[WA、FA、HU胡敏酸(HU),其中HA所占比重比较大。H在结构上区别不大,但分子量和官能团含量上存在较大相差。NOMs大多是荷负电的有机物,能与水中大多数物质进行离子交换和形成络合物,增加污染物在水体中的溶解度,致使污染物迁移能力变强,。更重要的是NOMs是饮用水处理消毒副产物的重要前体物,其中有报道称疏水性组分NOMs一是消毒副产物的主要贡献物质,有些研究者称亲水性组分对消毒副产物的贡献NOM一也不容忽视s会与氯或氯胺发生反应:s+液氯(氯胺)H面甲。NOM9[]院(THMs)+面芒酸(HAAS)+其他消毒副产物(D郎S)。其正因如此,当、前饮用水处理工艺关注的核屯己由浊度去除转变为NOMs的去除及消毒副产物的控制。1\n天津工业大学硕±学位论文W混凝技术为核必的传统饮用水工艺在NOMs去除方面存在明显的局限性,iw2[],强化混凝、化学氧化为实现饮用水处理工艺的升级改造、膜处理、吸附等技术在NOMs去除中性能受到研究者的广泛关注。1.2N0MS的去除技术硏究进展12.1.强化混凝强化混凝是指在常规混凝处理基础上根据水体的特性增加混凝剂的投加量NOM1"]并控制pH,从而提高常规混凝单元对s的去除率,最大限度地降低消毒副产物的产生。lWChristian等人研巧强化混凝去除水中的NOM时发现,相比常规处理工艺,强化混凝提高了溶解性有机碳(DOQ的去除效果,对可生物降解的溶解性有机碳的去除提高20%。对DOC和腐殖酸浓度高的水体,强化混凝是去除水体中NOM的一种经济和有效的方法。RUs]Manckke认为强化混凝去除有机物的机理主要包括胶体状NOs的电中和作用、11乂和?入聚合体的沉淀作用,^^^及吸附于金属氨氧化物表面上的共沉作用。过量药剂的投加实现了有机物中HA和FA聚合体的沉淀,即包括了吸附架一桥作用,,同时送也能起网捕、卷扫部分有机物小分子的作用。此外他们还对比了不同种类的混凝剂,发现相比硫酸铅,硫酸亚铁和氯化亚铁对于NOMs的?H.5去除效果好,且在p为5.56范围内,去除效果最佳。虽然强化混凝对于去除水中的NOMs特别是HA类有满意的效果,但在推广应用中存在増加了混凝剂的投加量会产生较多的絮体污泥量增加和小分子有tW机物去除率较低等问题。1.2.2化学氧化1..2.21臭氧氧化臭氧(〇3)具有很强的氧化能力,可W通过氧化作用打开污染物分子结构的苯环,把腐殖酸等大分子有机物氧化成小分子,从而将芳香性和疏水性有机物氧化成容易生物降解的小分子有机物,有利于后续活性炭的吸但生成的小分子有机物增加了水中可生物同化有机碳,降低了水的生物稳定性。因此,臭氧通nwi-l常与生物活性炭技术联合使用(03BAC)。2\n第一章绪论-,03BAC技术对去除水中COD实践证明、色度、龄、硝基苯、氨氮等均有较好的效果,Ames试验结果为阴性,净化后的饮用水能达到国家标准,效果优,且节约臭氧的用量于臭氧单独使用。1.2.2.2光催化氧化光催化法是An型,近些年li半导体为催化剂的光催化氧化污染物的处理方法。来备受关注的水处理技术,可分解绝大多数对人体或者环境有害的有机物一22T【]i〇2是种常用的无毒无害的光催化剂。姜安蜜等使用粉末Ti〇2为催化剂在,结果表明,水处理的研究其处理效果:腐殖酸浓度、PH值均减低并且发现升Psio等在可见光作用下,测试T高温度有助于提高对腐殖酸的去除效果。Chi〇2对腐殖酸的去除作用,发现腐殖酸被氧化,色度下降,但水样的DOC没有变化。,,,光催化方法采用太阳光照射,光利用率较低处理效果差受天气、昼夜等影响采用紫外光照射,价格昂贵。1.22.3.高猛酸押氧化^高猛酸钟(KMn〇4)可[^?分解破坏水中的有机物,并对水体中的胶体颗粒具有助凝作用。KMn〇4在水处理中既可W起到杀菌消毒、去除有机物和减少出24[]水H氯甲烧生成量的作用。s7马军等系统研究了KMn化去除水体中NOM的效能与机理,发现pH为1左右,KMn〇4对松花江水中9多种有机物均有比较好的去除效果,去除率超过在50%,不过KMn〇4对不能被臭氧氧化的有机物没有作用,且存在氧化不彻底.119]等问题。化学氧化通常只能提升NOMs的可生物降解性和可吸附性,但很难直接将心26]其彻底降解为二氧化碳和水,而分解产物对水体的危害性尚未完全了解,因一定的安全隐患,氧化剂和催化剂成本偏高问题也是制约其大规模此存在。另外应用的重要因素。12.3.膜过滤,,膜过滤中,水中的物质不发生反应无副产物满足饮用水处理技术的要求。能够实现水体中NOMs去除的膜过滤技术主要有超滤(UF)、纳滤(NF)及RO])叫反渗透(。 ̄W孔径在0.0010.021111的超滤膜,可^^有效截留水体中相对分子质量(M)^ ̄400高于300Da的有机物。纳滤膜和反渗透膜的截留分子量比超滤膜的小,对有机物的去除更加彻底。3\n天津工业大学硕±学位论文27[过滤对NOMJohn等後现,膜s的去除主要取决于NOMs分子量和膜的孔径之间的相对大小,其中膜的孔径是最关键的因、静电斥力和有机物的亲疏水性素。超滤对NOM的去除效果还受NOMs所含基团性质和膜材料憎水性的影响。一8NOM[21HA膜过滤去除s过程中膜污染是个很严重的问题?分子量的含氧基团与水中的巧,造成膜孔堵塞,、镑等金属离子发生络合反应导致膜通量大幅度下口9-33],降,并且会引发不可逆膜污染。再者富含NOMs的膜浓水的处理也存在34[]较大难度。并且在膜表面易形成滤饼层。1.2.4吸附去除法吸附是可溶性污染物迁移至固体吸附剂上,依靠固体吸附剂上密集的孔道、大的比表面积或其表面官能团与污染物间的物化作用,实现有选择性地去除和富集污染物的方法。饱和的吸附剂可通过适当的方法进行解吸,实现吸附剂的循口5]:活性炭。环使用。饮用水处理中常用的吸附材料有、天然矿物、吸附树脂等1.2.4.1活性炭活性炭具有多孔结构和大的比表面积,是饮用水中常用的吸附材料。活性炭可分为粉末活性炭(PAC)和颗粒活性炭(GAC)。活性炭对有机污染物的去除P6,37效果与有机物的种类]、形态、分子量有关。8口]Castilla、Drikas等研巧证明,活性炭靠静电力和非静电力相互作用实现对有机污染物的吸附。该过程受活性炭、有机污染物性质和水体化学性质的影响。活性炭对于芳香类化合物的去除主要依靠活性炭和污t染物间的疏水作用和芳环-间的7171作用。口9]Schre化er等研究了浓度和温度对活性炭去除溶解性有机物(DOM)的影-响,指出活性炭对DOM的吸附过程主要通过疏水作用和苯环间的7C71作用而发生的物理吸附。升离温度不仅可W增加活性炭和DOM分子间的疏水作用,还能抑制溶液中DOM分子形成络合物,减小DOM尺寸,有利于DOM进入活性炭的内部孔道,从而增加活性炭的吸附量。Karanfil等在研究活性炭吸附HA时A发现,H分子的大小和化学性质共同影响活性炭的吸附效果,在中性溶液中,活性炭表面荷正电,腐殖酸分子荷负电,它们之间存在静电引力,大分子量HA含有较多的簇基,带有更多的负电荷,静电引力更强,在活性炭上的吸附量更高。活性炭对大分子量有机物及小分子亲水性有机物去除效果不佳,直接影响其?,活性炭再生率通常只有60%70%对饮用水中NOMs的整体去除效率。此外,且再生4次后对有机物的吸附能力明显下降,因此实际使用中更换较频繁,导致运行成本相对较高。4\n第一章绪论1.2.42.无机矿物吸附无机矿物质对NOM-0H和NOMss的吸附作用主要是无机矿物吸附剂上的"---?COOH等基团之间的离子交换作用[]>MOH+RCOO->M-OOCR+OH分子上的:。XJPeng等W利用膨润±吸附HA,吸附平衡量达到537mg/g,在天然pH条件下,A的去除97%..对H率达到,使用浓度分别为0025mol/L和005mol/L的NaOH进行脱附,脱附率达到83%和85%。膨润王上的铅娃基团和HA分子上的幾基形成配位化合物,通过配位作用实现HA的吸附去除。在吸附过程中膨润±中的巧离子能通过架桥作用,増大对有机物的吸附量。TS十六烧基H甲基倭(HDTMA)对膨润±进行改性,然后吸附腐殖酸,对初始浓25/L99%。.度为峭的HA的去除率高达同时,利用浓度为01mol/LNaOH进3行再生,再生次,吸附量仅下降6.2%。44Ko[DOMrshin等唯用铁氧化物去除饮用水中,发现铁氧化物优先吸附含酸性基团的DOM,且随着DOM芳香碳和幾酸碳含量增多,越容易被吸附。Gu45[]DOM等也研究了铁氧化物对不同的进行吸附,发现铁氧化物表面的簽酸和哲基可与DOM发生络合反应,从而使吸附过程发生,。文章同时指出吸附效果受溶液酸碱性和离子组成及浓度影响,而且铁氧化物吸附DOM后的脱附周期有明思的滞后,作者把形成这种滞后的原因归结为DOM结构的多分散性和DOM组分之间的竞争吸附。一无机矿物通常需要进行系列改性处理后才能具有NOMs的吸附效果,不但增加了经济上的投入,且在NOMs去除方面表现出不稳定性,受水体的化学一性质影响较大,,。此外同活性炭样大部分无机矿物吸附剂存在难W再生的问题,所W应用上受到限制。1.2.4.3树脂树脂是通过合适的方法(悬浮聚合、本体聚合、乳液聚合、溶液聚合等)使单体和交联剂在引发剂作用下发生聚合反应,在分散剂、稳定剂辅助下得到粒径均匀的球状或者近似球状的的共聚体。通过加入不同种类和质量的致孔剂,使树脂具有不同的孔道结构,也可在共聚物的基础上引入功能化基团,使树脂具有功能性。在树脂合成过程中可W通过改变试剂配比和调节合成条件等改变树脂的骨架,因?,、官能团和孔道此可^根据需要针对不同污染物设计并制备出有针对性tW的树脂材料。树脂类吸附剂一般分为非离子型吸附树脂、离子交换树脂和复合型树脂。非-离子型吸附树脂对有机物的去除主要依靠苯环间的7171作用和氯键作用,而离子交换树脂一,其表面的胺基可W和亲水性小有机物上的幾基、径基形成氨键、5\n天津工业大学硕±学位论文--一-—47COOHNMc0HNM[]2和c2等,从而实现对亲水性小分子有机物的吸附,离。近年来子交换树脂在去除NOMs方面的研究和应用受到广泛关注。离子交换树脂是一构由H部分组成:不类带有功能基团的高分子微球,其结溶于酸碱的H维网状骨架、连接在骨架上的功能基团及和功能基团带相反电荷的46可交换离子t]。因合成离子交换树脂的原料,、合成方法和用途不同所离子交换树脂种类繁多。根据功能基不同可W分为强酸性、弱酸性阳离子交换树脂和强碱性、弱碱性阴离子交换树脂;按结构类型分为凝胶型树脂和大孔型树脂;按生产原料不同4849可分为苯乙帰系[,]、丙稀酸系、环氧系、己稀化瞎系树脂。常使用交联度、粒径、离子交换容量、含水率、机械强度等指标来评价离子交换树脂的性能。离子交换过程依赖于多孔聚合树脂上特定的阳离子或者阴离子与水体中的荷正电和荷负电粒子之间的交换,。当离子交换树脂达到饱和状态离子交换过程达到动态平衡状态。饱和的离子交换树脂可W在浓盐溶液、强酸溶液或强碱溶液中实现高效再生,从而进行循环利用。sAfcha[qrian等研究了不同类型树脂对DOM的去除效果,发现阴离子交换树脂对DOM的去除效果明显好于大孔吸附树脂和阳离子交换树脂,其中阳离子交换树脂对DOM几乎没有去除效果,据此,作者认为阴离子交换树脂对DOM的去除主要通过离子交换作用。Bolto等指出阴离子交换树脂对DOM有很好的去除效果,对UV254去除率最高可达91%,相比不带电荷的DOM分子(阴离子交换树脂靠氨键作用去除),阴离子交换树脂对带电荷的小分子DOM的吸附效果更好,。Comelissen等使用不同种类的阴离子交换树脂去除水体中不同组分的NOMs,结果发现树脂优先去除NOM中的HA、FA和中性有机物,其中对腐殖酸的去除率最高可达54%。52Com[]elissen等报道敞开结构的离子交换树脂(AERs)可W去除任何带电DOC。丙巧酸结构的AERs比苯己婦结构的孔结构开放,可W允许高分子质量有机物通过,故比苯古婦AERs更耐有机物污染,且丙婦酸树脂是脂肪族结构,再生时有机物易被去除。S1[]Bolto等发现,在树脂含水率相同的条件下,丙席酸醋基树脂比苯石稀骨架的树脂对水体中的NOMs去除率高,如具有丙烧酸骨架的Ambe化化IRAW8树脂对UV组分去除率高达92%,而苯艺婦骨架的Amberli化IRAW8对UV组分去除率仅为78%。i,离子交换树脂对水体中的NOMs去除率高综上所述,且可t^?循环再生,具有良好的规模化应用基础Ms0% ̄40%组分不能被离子交换树。但是NO中有16\n第一章绪论脂去除,这成为离子交换树脂对NOMs去除中的盲点;工程应用中,离子交换口],但这种方法处理效率相对较低树脂大都采用固定床的运行方式。近年来很多研究者致力于开发磁性树脂,,由于树脂带有磁性快速的固液分离成为可能,因此可W使用粒径更小的树脂,并且使用连续攒拌反应器、悬浮床和流化床等高效一反应器,在定程度上克服了传统树脂在应用中的缺陷。1.3磁性树脂技术概述及应用研究进展1.义1磁性树脂的简介磁性离子交换树脂(MaaneticIonExchaneResin,MIEX)gg是澳大利亚OR一ICA公司开发了种含有季较盐基团的丙痛酸系大孔强碱性离子交换树脂口^7]一,是饮用水净化中的项新技术,可高效去除水中的NOMs,从而控制消毒副产物产量,。M圧X目前己在全世界很多国家及地区推广使用取得了很好的效果。许多研究者认为,M圧X与其他水处理技术结合将是未来饮用水处理领域最具有发展前景的水处理工艺。M圧X-是W聚丙帰酸醋为骨架的季较盐型离子交换树脂,氯(C1)作为可交换离子与水体中带负电的物质发生离子交换作用-,其作用原理如图11所示。 ̄-MfiX树脂颗粒直径约为150180mi,比传统树脂小25倍,从而増大了比表面^,进而提高有机物的去除性能。M圧X是核壳式结构积和离子交换位点量,内部I一i-Fc〇3磁核,M圧X颗粒彼此之间因为磁力可W聚集在含有y2起,在重力作用下快速沉降,克服了小粒径树脂难沉降而容易流失的问题。M圧X在外加磁场的情况下实现快速固液分离可W在CSTR或者流化床中使用,有利于NOMs的快速去除。饱和的MIEX可W通过NaCI溶液进行高效再生,实现循环使用。+Na+佩IDOCI/3*++NaNaRawwat"+H心咬ra+佩3-Cl口-fpocI树脂再生DOC吸附-图11磁性树脂吸附再生原理图7\n天津工业大学硕±学位论文1.3.2磁性树脂在水处理中的应用国外应用M圧X处理水体中的污染物始于2002年。国内相关研究起步较晚,最早的文献报道在2007年。M圧X在2010年2月经水利部批准正式进入中国市场。1.3.2.1对NOMs的去除V0EX对于水体中的NOMs有良好的去除效果,去除效果受水体性质的影响,6〇3?%[][WM圧X其中对DOC的去除率为2%77。韩志刚等用对苏北某湖泊水源水进行中试实验发现,对CODm。、80户、和UV254的最大去除率分别为54.2%、〇脚86.17。,MIEX0mLL时,A的去%和8.8/〇刘雷斌等发现投加量大于1/对H除率最高可达83%,且树脂在连续运行103次仍然没有明显的饱和穿透现象。口6]Singer等采用M圧X处理9种不同的水体,发现由于NOMs的去除,THMs脚 ̄n和HAAS的生成量减少60%90%。Fearig等含有高浓度HA水体为处理对象,发现THMs和HAAS生成量均减少了60%左右。M圧X对NOM口6]s的去除取决于NOM,当水源s的理化性质。有文献报道'5m?水中比紫外吸光度SUVA值达到.6L/m时,M圧X可65%77%的DOCg去除;.〇〇 ̄低SUVA值(1.化/mgm)水体中,DOC的去除率仅为23/〇44/〇。BoyerTH等心]发现M圧X对NOMs的去除率随着水体中SUVA的增加而增加,媛酸和芳香[64][M]性碳所占比例高的DOC更有利于M圧X的去除。Allpe等研究结果表明,ikM圧X对有机物的去除效果与有机物种类和性质有关,M旧X可有效去除NOMs中芳香性及酸性组分物质。BondT研究M旧X对NOM中亲疏水性组分的去除效果,结果显示,MIEX对过渡性亲水组分和亲水性组分具有较好的去除效果,作者认为过渡性亲水有机物组分中含较多的搂酸基团,电荷密度较高,易于通过66W[][]离子交换去除。韩志刚研巧发现,水源中有机物的相对分子质量分布是影响处理效能的主要因素。VnEX对NOMs的去除效率不仅受NOMs理化特性影响,还受水体pH值、温度及其他无机离子等的影响。DOC含有大量的径基、幾基等弱酸基团,在不?同的pH下形态不同,NOMs在pH为45内呈阴离子形态,但在实际水处理过?M旧X可.7.5程中,65范围内,NOMs,阳范围在tU去除大多数^A幾酸形态存在的PH<[M]当4时,则对不呈离子态的NOMs去除率比较低。Humbert等研究温度对°?M圧X去除DOC的影响时发现,在626C范围内,温度对M旧X树脂去除DOC’C时影响很小,去除率略微上升,这主要是温度的升高导致;当湿度升高至%反应速率增加所致,。此外水体中高浓度的无机阴离子会与NOMs在M圧X离69【]子交换位点上产生竞争作用,从而降低树脂对NOMs的去除。8\n第一章绪论1.义2.2无机阴离子的去除M圧X在去除NOM-s的同时,对带负电的无机阴离子,如N03、Br等,也一有定的去除能力,去除率与树脂投加量有关ertH,。Humb研究发现当树脂剂量为0.5mL/L时,Br的去除率为8%,当树脂剂量增加到达8mL/L时,Br去除率可达65%^LBr的去除率会受水中NOMs的影响,由于NOMs在水体中浓度--远高于Br,所圧X优先去除浓度较高的NOMs,从而抑制树脂对Br的去除口i72][],HsuS研究表明,C含3.5m/LBr浓度为91帖/L1/L当水中DO量为g、时,mL-投加量的MEX对Br的去除为35%,。此外Br的去除还受水体中总碱度和其他阴离子的影响,随着水体中其他阴离子浓度的增加时,由于竞争吸附作用,M圧X口7]对的Br去除率有所下降。B---r〇3对人体具有毒害作用。臭氧会氧化水体中的Br生成Br〇3,传统的饮-一-用水工艺难W去除Br〇3。M圧X对Br有定的去除作用,从而可W减少Br〇3PSI的生成。M圧X不能去除水体中悬浮物及颗粒物质等,需要同混凝、膜过滤等工艺技术联用,去除水体中污染物。此外,现有的报道针对MEX对水体中NOMs不同组分的去除机制尚不完善。1.义3磁性离子交换树脂的制备目前,磁性离子交换树脂的制备的方法主要有本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合等,其中悬浮聚合法应用最为广泛)悬浮聚合法是溶有引发剂的单体W液滴状悬浮于水中进行自由基聚合。悬浮聚合法制备磁性树脂,聚合系统由疏水性单体、去离子水(分散相)、分散剂(用的分散剂有聚艺蹄醇(PVA)、聚己痛化咯丽(PVP)、哲甲基纤维素(CMC)等)W及疏水性引发剂构成。单体、交联剂(二己婦苯、H煤丙基异m脈酸醋等)、引发剂、与磁性物质(磁性金属粉末、金属化合物等)组成的油相通常由机械揽一,拌方式混合均匀然后在氮气保护下,加入到水相中,在定温度下进行反应,从而得到磁性树脂。四氧化H铁(Fe3〇4)因其合成材料易得及合成方法简单,常用于磁性树脂的合成。Fes化的制备方法有很多,如热分解法、水热法、共沉淀法等,其中共沉淀法操作简单、成本低廉、成品纯度高、颗粒粒径小等优点,因此,共沉淀是M752+F〇[]【]FF合成e34最常用的方法。黄菁菁等采用共沉淀法制备e沿4,并考察e、+3Fe溶液浓度和氨水浓度对产物粒径的影响,其粒径大小随着铁盐和氨水浓度的増加而增大。Fe3〇4性质不稳定、耐酸碱性差和容易团聚;其表面含有大量的亲水基团,在磁性树脂的制备过程中难W与疏水单体混合均匀,为此很多学者对9\n天津工业大学硕古学位论文767778[’]【]Fes化进行疏水改性。例如朱春山等人对化学共沉淀法制备的Fc3〇4进行9一油酸改性t7]C,制备的材料分散性好、磁响应强李爱民等在F304表面包覆层;[w]赶烧偶联剂,很大程度上提高了Fe3〇4的抗酸碱能力,W及分散能力;陈卫等?6〇,Fe30在聚己二醇中,聚己二醇包覆1^油酸改性34并通过超声将改性4分散在Fe沿4颗粒表面产生位斥阻力,降低Fe3〇4颗粒的表面能,提高Fc3化颗粒的e〇-分散性能,得到了分散性良好的F34聚乙二醇混合液。关于磁性离子交换树脂制备公开的文献,常用的聚合单体有苯石帰和丙帰酸系有机物,。但合成磁性苯芭蹄系阴离子交换树脂过程中若要在树脂结构中形成强碱基团,需在强酸条件下进行氯甲基化,该步骤会破坏树脂骨架中的磁性粒子,并且其交换容量低,,、亲水性低易被有机污染。因此很多学者选用丙締酸类作为单体,如甲基丙帰酸、丙巧酸甲醋、甲基丙巧酸缩水甘油醋等。""专利公开号CN1053622,名称为磁性大孔吸附离子交换树脂制备法,该专利采用甲基丙稀酸甲醋单体,二乙帰苯为交联剂,采用分段升温聚合,在油相中加入控类致孔剂,、醋类助剂。解决了磁性材料不易包住的难点使磁性材料能均匀顺利地包埋在高聚物微球中,制备的树脂具有永久性大孔结构,同时具有磁性、吸附性和离子交换性的树脂。李爱民等使用丙帰酸甲醋与二己婦苯共聚,然后进行胺化和烧基化,从而制得磁性丙稀酸系强碱性离子交换树脂、。此方法采用四己氧基娃烧脂肪酸等对Fe3〇4表面进行改性,使其更好的分散在单体中,并使用成本低廉的改性剂。克 ̄,其交换容量35.5mmol/。但是由于服了磁性颗粒在单体中难W分散的问题.0g>丙婦酸甲酷与二乙稀苯共聚的竞聚率相差太大,共聚物结构不均匀,所得的离子交换树脂强度较差,交换动力学性能不够好。而且在后期的胺化反应时所需温度 ̄20较离(91(TC)。一U.S.PatNo.2642514与CN101440166所公开的种磁性离子交换树脂合成过程均通过预聚合方式(先将磁性粒子引入油相再进行聚合反应)使磁性颗粒在.PatNo单体中均匀的分散。化S.5900146所提及的磁性强碱阴离子交换树脂的合,可W直接与成中,单体甲基丙帰酸缩水甘油酷聚合后,在结构中具有环氧基团H甲胺盐酸盐反应生成季较盐,,形成丙帰酸系强碱阴离子交换树脂送种方法操l作简单,实验温度在OOCW下,但环氧基团有可能在反应过程中被破坏此外,实验条件和试剂对磁性树脂的成球性、粒径大小、孔结构及机械强一度都有定的影响,如Fe3〇4的含量、揽拌转速、油水比、致孔剂的种类W及投心]加比例通过改变改性1〇Fe化的投加量、分散剂种类等。李爱民等化单体中](-、1、、3040P五0020、g)制备了NDMA、B、C、D、E种树脂。比较这五种磁性树脂的外观形貌发现,随着FC304投加量的增多,磁性树脂表面变得粗構。10\n第一章绪论通过对这五种磁性树脂在HA的去除性能和再生性能方面的研究,发现随着F一2e沿4量的增加,吸附和再生性能却不会直增加,Fe3〇4的投加量超过化W后反而降低心]。陈卫等采用液体石蜡、环己丽和甲苯作为混合致孔剂制备磁性强碱性离子交换树脂,其中环己丽和液蜡分别使磁性树脂生成起扩散通道作用的中孔和起物理吸附作用的微孔,甲苯既可W生成微孔,又可W克服甲基丙婦酸缩水甘油醋和液体石蜡之间较大的溶度参数而相容困难的问题,因此,制备的磁性树脂8.51nm平均孔径为1,丰富的孔结构加快了水溶液在树脂内部孔道的扩散速度,也加快了离子交换速度。14.研究的内容及意义1.4.1研究内容本实验采用高反应活性的甲基丙稀酸缩水甘油醋(GMA)为单体,油酸改性的Fe3〇4为磁核,二艺帰苯(DVB)为交联剂,液体石蜡为致孔剂,通过悬浮聚合的方法制备核壳式结构的磁性微球,并对其进行季赁化改性,从而得到磁性-PGMA-丙稀酸系功能化树脂(m)。考察mPGMA对W溶解性腐殖质为代表的NOMs的去除果-,研究粒径、季按化改性对mPGMA树脂在去除腐殖质特性的-PGMA影响,并对m树脂的吸附再生性能进行考察。1.4.2研究意义1HANOM一水体中存在的等s给人体的健康带来系列的威胁。水体中高NOM会引起水体色度、味道等感官问题及容易滋生细菌。有报道称饮用水中腐殖酸浓度较高的地区,大骨节病发病率较高。此外,消毒后的NOMs进入管网tW,会引起管网中微生物的爆发,成为细菌的营养;同时它们也能够腐蚀管壁从而使铁屑和重金属离子溶入水中,,直接影响人体健康造成二次污染。一些不足虽然对NOM常规的处理方法在去除水体中NOMs存在:膜处理法s的去除率较高,但是膜污染问题严重,影响截留效率及膜价格昂贵化混凝;强的处理效果因水体化学环境变化而变化,出水水质不稳定,且混凝剂、助凝剂等可能造成二次污染,对人类健康形成潜在的危险;利用臭氧、光催化等化学氧化一,然而运行成本高技术在定程度上可W降解水源水中的NOMs、处理量上有限制,难在工程中的推广。吸附法W其低能耗、操作简单、运行费用低的优点吸引了很多人的注意,澳大利亚ORICA开发的M旧X因其具有大比表面积、良好的磁分离性能等优点广泛的应用在饮用水净化和深度处理上。11\n天津工业大学硕±学位论文GMA具有环氧基和碳碳双键等活性较高官能团,聚合后在结构中具有环氧。GMA作为聚合单体,基,可W直接与三甲胺盐酸盐发生季较化反应本文选用制备季较化改性前后两个阶段的磁性树脂,研究磁性树脂粒径、磁性能、比表面HA积等特点,考察磁性丙稀酸系树脂季按化改性前后去除溶解性的分子量和亲s疏水特征,W全面评价磁性离子交换树脂和NOM间的作用及磁树脂再生过程的局限性。1.4.3技术路线图-12所示本文的技术路线图如图。磁性丙巧酸系功能化树脂的制备及在水处理中的应用磁性树脂的制备研究!i磁性树脂的性能及结构表征磁性树脂对腐殖酸的吸附性能研巧^:ITTJlT吸,季瞎巧化改重重径1向表I契巧水I驾IS性前性貧面t率25后对能曲积早JU腐殖研IgV酸不究S寶凶脚同组LJ分的吸附性能研巧一I_一…——i.—一改性前后磁性树脂对去除腐殖酸分子量和亲疏水性特征抖及磁性树脂污染机理研究'-图12技术路线图12\n第二章实验材料与方法第二章实验材料与方法21.实验仪器及试剂2-实验W及测试所用主要仪器、设备见表1:2-表1实验仪器仪器设备名称型号生产厂家电子天平FA2004天津天马衔基仪器有限公司-恒温水浴揽拌锅DF101S巩义市予华仪器有限责任公司超声波清洗仪SB-5200DTDN宁波新芝生物科技股份有限公司-机械揽拌器DWII型巩义市予华仪器有限责任公司一真空干燥箱DZF-6030A上海恒科学仪器有限公司台式扫描电镜ProX荷兰PHENOM公司激光粒度仪Mastersizer2000英国马尔文仪器有限公司LDJ9600-LD震动样品磁强计1美国J电子仪器公司傅里叶红外变换Nicolet6700美国热电公司-D-X射线衍射分析仪/MAX2320日本理学公司全温摇瓶柜HYG-A太仓市实验设备厂总有机碳测定仪TOC-Vcph日本岛津pH计PHS-25上海理达仪器厂紫外可见分光光度计UV-2550日本岛津全自动物理化学吸附仪AUTOSORBIQ美国康塔公司13\n天津工业大学硕±学位论文-2实验所用药品如表2所示:表2-2实验药品药品名称生产厂家氯化铁分析纯天津市福晨化学试剂厂硫酸亚铁分析纯天津市江天化工技术有限公司氨水25%溶液分析纯天津市风船化学试剂科技有限公司油酸分析纯天津市风船化学试剂科技有限公司甲基丙稀酸缩水甘油醋97%阿拉了试剂二石帰苯80%阿拉下试剂液体石蜡化学纯天津市风船化学试剂科技有限公司偶氮二异了腊分析纯天津市科密欧化学试剂科技有限公司盐酸三甲胺盐分析纯西亚试剂无水己醇分析纯天津市风船化学试剂科技有限公司氯化钢分析纯天津市科密欧化学试剂科技有限公司氯化钟分析纯天津市风船化学试剂科技有限公司盐酸分析纯天津市风船化学试剂科技有限公司氨氧化钢分析纯天津市风船化学试剂科技有限公司腐殖酸化学纯天津市光复精细化王研究所硝酸银分析纯天津市科密欧化学试剂科技有限公司原料甲基丙帰酸缩水甘油醋减压蒸馈去除其中的阻聚剂,引发剂偶氮二异了膳采用己醇重结晶。14\n第二章实验材料与方法2.2实验方法221..四氧化H铁纳米颗粒的制备与油酸改性c〇4纳米颗粒23.21FeClr6H〇12.18采用化学共沉淀法制备F3。称取g2和g.7也0,mlH口烧瓶。在NFeS〇4,溶解在100ml去离子水中并转至SOO2氛围下°一5’H60C下0m,500水浴加至次性加入4l浓度为2%的NH320机械攪拌转速。脚r/min下反应30min后升温到85。继续反应30min熟化,即得栋黑色悬浮液。°,待冷却至室温,通过磁铁分离,W去离子水洗至中性于真空箱40C下干燥。干燥后研磨后过筛收集左右的Fe3〇4备用。°取12Fes化粉末于100ml油酸质量分数为3%己醇溶液中。在50C下Wg°14hFC000r/min快速揽拌。改性后的c3化使用去离子水洗至中化在40下烘干。2.2.2磁性树脂的制备过程将50ml含有重量比为0.1%的聚古帰醇(PVA)、5%NaCl的水溶液加入1?500-到装有攒拌浆mlH口烧瓶中(1),控制攪拌速度在200、冷凝管的图2°N300r/min,水浴加热到50C,并通入2去除其中的氧。将3.5g油酸改性后的Fe3〇4粉末、10ml甲基丙帰酸缩水甘油醋(GMA)、2ml二乙帰苯(DVB)、100.25二A旧N)机械揽拌使其混合均匀后加入到水相中。;ml甲苯和g偶氮异下氯(j°八°调整揽拌转速至420r/min,缓慢升湿65C,恒温反应2h,温度升至。恒°D温条件下揽拌1.化,再升温至80C,恒温攪拌0.5h后,冷却至室温。tU45C,的去离子水洗去磁性树脂微球表面的致孔剂,直至洗出的水澄清再将洗后的磁°性树脂微球放入索式提取器中丙爾抽提12h。抽提后的磁性树脂微球在40C下恒温真空干燥6h。550m,25称取g磁性树脂微球于装有冷凝管和挽拌奖的2lH日烧瓶中加入°ml质量分数为50%的盐酸H甲胺盐溶液,80C恒温W200r/min转速攪拌10h。用Imol/L的盐酸清洗较化后的磁性树脂微球,再用去离子水洗至中性,即得磁-PGMA)-,1所示性丙巧酸系功能化树脂(m制备流程如图2。甲基丙稀酸缩水甘油酷的结构式如下:0。〇/\II細=£—C—0—CH—CH細2;2細315\n天津工业大学硕±学位论文W图2-1磁性树脂制备装置图uantemizationqolmerization.pyrjt誦,heat0HC1Y〇K>必么图2-2磁性树脂制备流程图2.2.3吸附动力学实验ANOM一本研究[^^溶解性H模拟水体中的s。取定质量的腐殖酸溶解在适量去离子水中.45m滤膜过滤放在冰箱里低温保存。腐殖酸标,然后用0M,滤液存准曲线所需溶液用去离子水稀释胆备液得到。取300mlDOC浓度为11.21mg/L腐殖酸溶液添加到500ml锥形瓶中,力口-PGMA入3mlm(干重)树脂,置于恒温摇瓶柜中,在29化,转速为200r/min111、5、0、20、30、50、60、80、90、120、80、240、320mm下振荡,分别在16\n第二章实验材料与方法时取样,测定不同时刻上清液中HA浓度(y,^TOC计)并计算吸附量。进行H次平行试验。C-CF(〇,)^_m2-2式()C-〇鱼〇怎=〇xi〇〇/C。2-式(3)一式中,吸附量,m/qgg;C,m/L(^腐殖酸溶液的初始浓度g;吸附后溶液中腐殖酸浓度,F—溶液的体积,以m一树脂的干重,g;£一%。去除率,2.24.吸附热力学实验配制DOC浓度分别为5.60、6.53、7.47、8.42、9.73、11.80、14.05、19.41mg/L300m-,3mPGMA树,的腐殖酸溶液,取ml上述溶液加入锥形瓶中各加入l脂在293K,转速为200r/min下振荡2h,计算其平衡吸附量。-2.2.5溶解性腐殖酸检测性分级九法2.2.5.1分子量分级方法采用超滤膜筛分方法分析溶解性腐殖酸分子量分布。超滤在上海摩速科学仪--bMill3002),器公司MSC杯式超滤仪(如图中进行使用美国ipore?PLAC超滤膜,截留分子量(MW)分别为10化、3化、1化、3kDa。.451.5hHCl0的醋酸纤维膜使用前科沸腾超纯水煮,再^0.1mol/L溶24h3液浸泡。各截留分子量的超滤膜首次使用时,在超纯水中浸泡次,每次60min.1Hr;使用后依次W0mol/L的NaO和HC溶液浸泡,并用超纯水冲洗3次后浸泡在超纯水中°,置于4C冰箱中保存。化 ̄MP分子量分级过程控制过滤压力10.15a。每次过滤前先过滤50ml超纯40TOC2-5a水,再过滤水样,弃去ml初滤液后取样用于测定。图为分子量分-- ̄.5ATOCTOC级示意图,其中TOCTOC100kDa041H,12为阳组分浓度23为30 ̄- ̄-k100kDaHA组分浓度,TOC3TOC410k30kDaHA组分浓度,TOC4TO。为 ̄为3k10kDaHA组分浓度<3kDaHA组分浓度。,TOCs为17\n天津工业大学硕±学位论文:HA?,1T■■*=a"()应^WTO。j^1pIX1OOkD过古尤*g'沪*RtiiTOCs,、错?s,!30a.I」TO。軒'-.、rbses思驴-|1*?"?献.'—"',3kDaIITOCs^-图22HA分子量分级(a)实验流程图、(b)实物图2252...亲疏水性分级方法采用北京蠢鼎鹏飞公司的XAD-8和XAD-4进行溶解性腐殖酸的亲疏水性分PW析。树脂柱使用长30cm,内径1.5cm的具四氣阀口层析柱,填充树脂床体积3为41.2cm,过床流速15BV/h。树脂首次使用W甲醇浸泡24h,使其充分溶胀。使用前将树脂W超纯水冲洗,直至T0C<1mg/L,并交替使用0.1mol/LHC1和0.1mol/LNaOH浸泡半个小时,再用纯水冲洗。分级完毕用甲醇在索式提取器中索提24h,巧W除去树脂上吸附的有机物,清洗后储存在甲醇溶液中。-34分级流程和装置图如2所示,0.5un膜过滤后水样的TOC值,记作TOCi^;-TOC值该水样通过XAD8树脂柱,记作TOCl/,透过水的2;水样同体积0.1moL-8盐酸洗脱XAD,洗脱液的TOC记作TOC3,代表水样中的疏水碱性有机物---(HOB),TOC2TOC4为疏水酸性有机物(HOA),TOC1TOC2TOC3为吸附-上的疏水中性有机物-在XAD8树脂(HON)。12mol/LHC1调节原水经XAD82----的出水pH至,依次通过XAD8和XAD4树脂柱,TOCTOC为吸附在XAD445树脂上的弱疏水酸性有机物-4树(WHOA),而TOCs为通过XAD脂柱的亲水性有机物(HIM)。18\n第二章实验材料与方法 ̄②?O.lmol/LHC1*I①'I,1?.10.4511巧巧巧出水(\)?1八’'wcia()II麟討:皆r辟^XAD于I賢'哼⑤TO。f'Sg!*至'>'.1..知KTDC,TOC<;瞧I.?’。V盲'XAD-4隱'-r雷,L-J-?ITOCs出水p止-IVI鐵gWM晒9l%T—…:—一Br与卢;—谱I图2-3HA分子量分级实验装置图2.2.6吸附再生方法--4采用逆流再生方式对使用后的mPGMA进行再生,再生装置如图2。-,.*?—巧-*f-脉程巧巧隅現闲的1满内曲巧.mr1,"户:?麵!P麵fc卿麵顆腳擊连'1?*‘.g,???巧生废液扣;巧^;―.玄…―..1I.心,撫.图2-4磁性树脂再生装置取300ml浓度为11.21mol/L的HA溶液加入500ml锥形瓶中3ml,加入-PGMA树的m,在293K200r/min,脂、转速为条件下振荡2h测定吸附后HA的浓度,00BV、,计算平衡吸附量。将吸附后的树脂置于解吸柱中采用通水倍数2-上述操作六次10%的NaCl对mPGMA树脂进行逆流再生,重复。19\n天津工业大学硕±学位论文2.3分析与表征方法23.1.腐殖酸巧度测定方法TOC45HA浓度W总有机碳(TOC)值或者UV254表示。水样在测定前W化DOC2-5滤膜过滤:,W计。DOC和UV254间关系如图所示,其曲线相关性2=2-民0.9992。实验中W测得的UV254值由图5的关系转化为DOC值。30I1=+10.3790x0.0497y2-巧=r0.99922。X巧-追/18-/0卢5-/I1111010.00.5101.52.02.5.UV254;图2-5HA溶液DOC与UV254间对应关系2-.3.2mPGMA树脂的表征方法22.3..1含水率的测定-PGMA.取适量的m树脂用滤纸吸干表面水分,然后取样品30g置于恒重的° ̄1(;,0510:211,冷却至室温后称重[?称量瓶中在真空干燥箱中于1下烘干。^式2-4计W算含水率(%)。呵 ̄化2〇=x-WlQ0/〇式(24)W-m〇,式中,称量瓶的质量,g;W厂烘干前称量瓶和m-PGMA树脂的质量,g;—-WmPGMA树脂的质量,。2烘干后称量瓶和g巧20\n第二章实验材料与方法2322...离子交换容量分别在200m200ml0.1mol/L的NaS0入2mK0.49l的去离子水和24溶液中加-PGMAAg)的m树脂,振荡2h,用gN〇3滴定法测定溶液中氯离子浓度。去离2-子水作为空白,离子交换容量公式如5所示。化-K户如=-离子交换容量i?(mEq/g)式(25)mF—式中,aS化的水样推耗的AN化标准溶液体积,mli不含Nsg;F—aS〇AN〇2含N24的水样消耗g3标准溶液体积,ml;—AN〇LM3标准溶液浓度,mol/g;—mm-PGMA树脂的湿重,g。223.3..傅里叶红外变换分析°Fe〇季较化改性前后的m-PGMA树40C真将油酸改性前后的34和脂空干燥,分别与烘千的KBr混合研磨后压片,用美国热电公司Nicolet6700型傅立叶红外--ii4000cm ̄500光谱仪测定。测试范围为cm。22-.4X射线衍射分析.3.°e-PGMA树脂分别在4C下进行真空将油酸改性前后的F3〇4和m0干燥,用,采用日本理学Rakumax2320/PC型X射线衍射仪(XRD毛玻璃进行压片后igD/)进行物相测定。2.3.2.5比袍和磁化强度测定LDJ电LDJ9600-VSM)使用美国子仪器公司1型振动样品磁强计(测定油F-PGMA树s酸改性前后的e〇m)34和脂的饱和磁化强度(B值。2.3.2.6扫描电镜-PGMA固定在样品台上W导电胶将干燥的m,用荷兰PHENOM公司的ProX型台式扫描电镜观察m-PGMA树脂的表面及机械破碎后的断面结构。2.义2.7粒径分析取湿重为2的m-PGMA树脂分散于适量的去离子水中g,用英国马尔文仪器有限公司的Mas-tersizer2000型激光粒度仪测定mPGMA树脂的粒径分布。2.328比..表面积、平均孔径分析AUTOSORB-采用美国康塔公司的全自动物理化学吸附仪IQ测定mPGMA树脂比表面积、平均孔径。21\n天津工业大学硕±学位论文22\n第H章m-PGMA树脂的表征及分析第H章m-PGMA树脂的表征及分析本章通过悬浮聚合法制备了-PGMAm树脂并对其进行表征。3.1红外光谱分析970^II4加0350030002500200050010005001*"WaveNumbercm()i3---图1红外光谱图:(a)Fe3〇4,化)Fe3〇4/OA,(c)未改性mPGMA树脂,(d)mPGMA树脂3--PGMA图1为Fe3〇4油酸改性前后和m树脂季较化前后的红外光谱图。经油酸改性后Fe〇C-H的不对称和对称伸缩振动吸收,改性34中出现了代表峰--i85i[,气202%5和2848cm,这表明油酸通过化学键与Fe3〇4相结合16和1531cm■吸收峰为教酸盐的特征峰=,分别为C0的对称伸缩振动峰和反对称伸缩振动峰。-i谱线5 ̄2%9cm-(a)和(b)在%4左右处宽的吸收峰是OH的特征峰,是由于-i采用共沉淀方法制备的Fe--3〇4表面有OH556cme0振动;位于处的吸收峰是F,F(^上可知,e3〇4油酸改性成功其表面由亲水性转变为亲油吸收的特征峰,使性,成功地在其表面形成了保护层,提高了它的耐酸碱性W及在油相中的分散性。-im-PGMA树脂改性前(C)可W看出1632cm处吸收峰为苯环的特征吸从,口7-]'收峰二立稀苯参与了反应--,说明,表面含有大量的OH,所W在30303000cm23\n天津工业大学硕±学位论文-i88]=[-A中C0H的特征吸收峰cm0的吸收峰,848左右处出现,1730处是GM-iA中-(d)48和908cm处是GM环氧基的特征吸收峰,mPGMA树脂改性后中8和--ii,说明环氧基团打开97化m908cm处;在和,环氧基的特征吸收峰基本消失-i(C)9cm,表明季较化改性成功,和(d)13处的吸收峰是季锭盐基团的特征峰-i556cmc〇4的特征吸收峰e3〇4。中可W看出在处的F3,表明合成的树脂含有F3-.2X射线衍射分析v/mJL.,HIIIIIIi4050607010203020--(b)Cc)mPGMA图32X民D图:(a)Fc3〇4>FesVOA、(树脂的-2图3(a)是Fe3〇4磁性纳米粒子的X射线衍射图。可W看出,样品的衍射。。。。。。。。4、、62.9、71.3、峰出现在18.3、30.3、35.5、43.、53.757.3。(20)处,分别对应(111)220)、(311)、(400)、(420)、74.5、(89[](511)、(438)、(620)、(533)晶面,与Fe3〇4的特征衍射峰完全吻合,由此可W确定合成的Fe3〇4磁性纳米粒子为反式尖晶石结构Fc3〇4。(b)可看出油酸改性后样品峰位基本没有变化,说明在改性过程中Fe3〇4的晶体结构没有变化。--me〇/〇A的mPGMA树脂的XRD图(C)中,可W看出PGMA树脂和F34--FemPGMAm3〇4,不同的是特征峰相似,说明PGMA树脂制备过程成功引入°91[心]-25树脂在20为5,为季较盐型磁性树脂基质1处宽峰代表了非晶态的高分子°Fe〇18.3处衍射峰掩盖。的非晶体衍射峰,该峰将油酸改性34的24\n第三章m-PGMA树脂的表征及分析3-.3mPGMA的磁性能--图33是Fe、e-3〇4F]〇4/OA和mPGMA树脂的磁滞回线。由图34可W看-c、FePGMA出,常温下F3化3〇4/〇A和m树脂饱和磁化强度分别为49.41emu/g、30.09emu/20.25emu/,逐次递减。这是因为在相同的外界磁场下g和g,单位质量-PGMA树脂中磁性物质脚的m变少,所til比饱和磁化强度降低。磁滞曲线呈S形,剩余磁量(Br)和矫顽力(He)较小,具有超顺磁化即当外部磁场撤消--后,mPGMA磁性消失。因此,当外加磁场存在时PGMA树脂很,m容易被分离。邮?1I''2。-!。I/F二1=^-60I111II-10000-5000■0500010000ManeticifeldOeg()-33-:(a)e、化)^OVOA图磁滞回线F3〇4、(C)mPGMA树脂义4m-PGMA树脂的形貌表征-4m-图3(a)是单个PGMA树脂的扫面电镜图片。从图中可W看出,制备一,,表面粗糖的磁性树脂为球形表面存在大量的孔,这可能是表面的孔连在了82起形成了大孔所致Fe〇[]研究表明,也可能是34含量较高。李爱民等,随着Fe3〇4量的增加,树脂的表面会变得粗糖,这是因为FC304对单体的吸附作用,使得初期的聚合反应在Fe3〇4表面进行;当单体数量远远少于Fc3〇4数量时,大量的磁性颗粒包覆在同一个树脂中,磁性树脂的粒径便过度增大,甚至发生粘结现象。-4X-图3(b)为I.化倍mPGMA树脂表面的扫描电镜图片,可W很清楚的看到25\n天津工业大学硕±学位论文其表面分布大量的孔,且分布比较均匀。丰富的孔道W及粗糖的表面可W提高磁性树脂的比表面积。.巧圍-3-4m-PGMA(-X600b图树脂扫面电镜图:a)单个mPGMA树脂(),()mPGMA树脂表面(X1500)转速是影响磁性树脂粒径大小的重要因素。揽拌速度过快,聚合物颗粒过小;,揽拌速率太小,,聚合物粒子粘结导致聚合物颗粒过大;揽拌速率不稳会使聚合物颗粒尺寸分布过宽,来调节磁性树脂的粒径大小,本实。通过改变反应转速验采用580、510和420r/minH个转速条件下,制得磁性树脂的平均粒径分别为93-1、232和30畔1,如图35所示。i4iih11iii;A1111l[|iiiiiiI;..!1iIjiIiiiiiHiI1/g_—__"l?——— ̄ ̄jij…Jji;ll:1:rMTrrni^rV—.jp丫fTmpIIi:.i..(pIj1J:ii!j]iii1i___.i——J/—giiijii,苗IIi>iiIi1ilijIijiIIijl;_.‘I--—.-— ̄j…..'一..……一….7….—..—'.'…'-..IT]pmi!!fn}yp巧p。言j]飞片、?■I/!:IMIii1;IIilIjHtli1IlIl\\l-……-……".… ̄……一. ̄—--—■…\??5!卡叫HI;ffjIifi!。IjjjIII>个j——--hV…-/1计肯(jti:HyIi:;:i;I:i,;ji\MjI.I..lI[Jij--.-—'-----....3i;i::urij沖lf耗y|—一—….—‘/臟iIIII0.11101001000ParticleSizen(叫)---35mPGMA粒径分布(a)580r/mi、/i图树脂的in、(b)510r/mn(c)420rmn26\n第H章m-PGMA树脂的表征及分析3-.5mPGMA树脂的含水率^离子交换容量、比表面积表征3--从表中1可看出,随着粒径的増大,mPGMA树脂的含水率、交换容量M出X-,自制的m和比表面积均逐渐降低;但平均孔径逐渐増大;相比PGMA1树脂孔结构比较丰富、比表面积较大,更有利于污染物的快速去除。粒径为92Wm的m-PGMA25远大于M圧X的比表面积树脂比表面积达到.53m/g,24M圧X的高-(.34m/)2m303UmmPGMAg,其含水率较,32U和树脂的含水M圧X-.7率稍低于含水率,mPGMA树脂的平均孔径在25mn,属于中孔范围,比M圧X的平均孔径小一,这是合成反应的致孔剂种类和使用量不样所致。孔径,在水处理中进入树脂内部的大分子有机物越少,孔道堵塞的几率也就越小越小。-m-表31不同粒径PGMA树脂的含水率、离子交换容量、比表面积4Mm-PGMAM化X1转速(r/min)580510420-〇含水率(/〇)70.365.563.465.8i?(mE)交换容量q/g2.011.%1.871.82(rn)80--?-粒径u1002202502903301501802比表面积(m/)25.5321.4619.884.34g平均孔径(nm)2.753.073.5416.96、义6本章小结FW甲基丙稀酸缩水甘油醋为单体,油酸改性的e3〇4为磁核,二石蹄苯为交,液体石蜡为致孔剂联剂,通过悬浮聚合的方法制备核壳式结构的磁性微球,对-PGMA其进行季锭化改性,得到m树脂并对其结构性能进行系统表征。红外光-,PGMAe〇4的特征吸收峰谱分析可知m树脂中含有F3,说明Fe3〇4存在于树脂中,环氧基的打开W及季较盐特征峰的出现,说明表面季按化改性成功;XRDFc化为尖晶石结构-PGMA树脂中尖晶石结果显示共沉淀法制得的3,合成的mFc-结构并没有变化,只是相应的衍射峰强度有所减弱,证明3化处于mPGMA树脂内部-PGMA;通过磁性能分析可知m树脂具有良好的磁分离性能;扫面电=镜显示粒径分布均匀,呈球形较好,91,通过调节揽拌转速制备种不同粒径(um-、2^um和303um)的mPGMA树脂,比表面积等分析结果表明,91U27\n天津工业大学硕±学位论文-〇..m、232Um和303PmH种mPGMA树脂含水率分别为703%、655%和63.4/〇,交换容量分别为2.01mEq/g、l.WmEq/g和1.87mEq/g,可W看出粒径越小,含水率和交换容量越高,并且随着粒径的增大,兰种不同粒径树脂的比表面积从2225.53m/g减小到19.88m/g,平均孔径逐渐增大,都处于介孔范围内,与市售的M圧X-相比,自制的兰种mPGMA树脂的平均孔径较M防平均孔径小,比表-面积远大于M圧X,232mmmPGMA,离子交换容量也较M圧X大U和303W的树脂含水率稍低于M圧X含水率。128\n第四章m-PGMA去除溶解性腐殖酸性能研究第四章m-PGMA去除溶解性腐殖酸性能研究m-PGMA对溶解性HA的去除本部分采用动力学和热力学的方法研究了,重点考察季较盐改性前后的磁性树脂去除溶解性HA的分子量和亲疏水性特征,HA的去除机理m-PGMA树脂再生性性能的影响分析不同组分溶解性及对。4-.1mPGMA树脂去除腐殖酸的动力学研究固液吸附过程分为外扩散(液膜扩散)、内扩散过程和内表面吸附H个阶段。吸附质在这三个阶段所受阻力不同。阻力越大,克服阻力产生的浓度梯度就越大。阻力最大的阶段即为整个固液吸附过程的限速步骤。内表面吸附过程进行的非常快,而外扩散或内扩散通常是影响整个吸附动力学过程的限速步骤。一一'"批r庐191Um—?-巧2umI—303Um丄II11I<I050100巧0200250300350Timemin()4--图1mPGMA系列树脂对腐殖酸的吸附动力学曲线-HA从图41可看出,在吸附的初始阶段,在树脂上的吸附量随着时间的,增加而增加,随后吸附速率逐渐降低直到吸附平衡。这是因为初始阶段树脂外表面可供利用的吸附位点多,溶液与树脂间HA浓度梯度高,使得HA分子由液-PGMA树脂外表面最终吸附达到平衡相迁移至树脂表面的过程快速发生。当m,-PGMA树脂内腐殖酸的浓度差较大由于水样中腐殖酸浓度与m,促使腐殖酸向29\n天津工业大学硕±学位论文m-PGMA树脂内部扩散,因内扩散阻力的影响,使其后期的吸附变的困难,吸附量没有随着时间的增加而大幅度的増加,在接触时间60min时基本上达到了吸附平衡。吸附过程在短时间内达到平衡,说明内扩散阻力对整个过程影响较小,--这可能是因为是mPGMA孔径小,很多大分子HA被吸附在mPGMA树脂表面,-不会进入树脂孔道,,而小分子HA可W在mPGMA树脂内部孔道中扩散提高-了吸附效率。此外,mPGMA树脂含水率较高,开放的孔结构有利于小分子腐3-PGMA[9]殖酸进入m树脂孔道,因而吸附速度较快。处理3〇111^后,91、232、303^imH种树脂对腐殖酸的吸附量分别达到平衡吸附量的83.5%、81.7%和78.9%;60min时,S种树脂均基本达到吸附平衡。随着树脂粒径的增大,平衡吸附量逐步降低,依次为3.74mg/g(91im)、3.09^94m[]mg/g(232叫n)和2.02mg/g(303n)。这与Comelissen等研究结果相符。-,mPGMA树脂具有相对较大的比表面积这是因为随着粒径的减少,这増加了-与水样中腐殖酸的接触面积,即相对增多了mPGMA树脂表面的吸附位点;m-PGMA树脂离子交换容量随着粒径的减少而增大,这使得更多腐殖酸被吸附在m-PGMA树脂上。一对m-PGMA树脂去除HA的动力学过程进行准级动力学及准二级动力学一4--142曲线拟合,,准级动力学方程和准二级动力学方程如式和所示拟合结4-果如表1所示。=-'-1)ln(lnk式(4M,)gei—"=-Y*1式(42)q,qe一式中,qt平衡吸附量,mg/g;一t,m/q\时间时的瞬时吸附量gg;-一一miin知级动力学吸附常数,;—二-ki级动力学吸附常数,g/(mgmin)。30\n第四章m-PGMA去除溶解性腐殖酸性能研究10010—■.—.211广1a()b()2?■R=0.9992r=〇9/,99=026x+511y..57=〇18x+9y.3I.5!巧mI/|/I■IIII■II1IIIII05010015005005011020050022030035005230350TimeminTimemin()(),化1I1扣.巧^無…/,w一/wM.I/怎。-"'客扣.'/0100,5000003500巧22503Timemin()图4-2m-PGMA树脂去HA动力学曲线的准二级线性拟合b除:(a)91啤1、()232叫n、(c)303xm\4--表1mPGMA系列树脂吸附腐殖酸动力学拟合参数1准一级动力学方程准二级动力学方程树脂粒径qe(脚)实验值hR22如h如R91.74530.0161.5490.6650.0613.7690.9993.1052扣0.0171.0200.8520.142..067309993032230.020.0.5.2.00937990084.0550.999-从表41可W看出,由准二级动力学方程求得的相关系数均在0.999W上,一明显高于准级动力学方程一,说明准二级动力学方程比准级动力学方程能更好的拟合实验数据。由准二级动力学方程求出的平衡吸附量ge非常接近实验所得的吸附量-PGMA,准二级动力学适合描述HA在m树脂的吸附行为。采用Bod模型深入研m-PGMA树脂对腐殖酸吸附的限速oy充步骤,Byd模型公式如式-(43)31\n天津工业大学硕±学位论文2^=--2-t1exp?化()每斗()巧4-3式()-式中,B是时间常数,F是t时刻mPGMA树脂上HA的吸附量与平衡吸附量qe的比值,如ft=()9e-4式(4)当F仍>0.85时:化=-0--.4977lnlFt(())式-(45)t<0当F(.85时:)V^V-式(46)4-54--根据式()和(6)可计算出t时刻mPGMA树脂上吸附腐殖酸的说m-化t,PGMA值。W为y轴,为X轴作曲线,如果为直线并且过原点则树脂HA过4-3可吸附程颗粒内扩散占主导作用,否则是液膜扩散占主导作用。从图-,H种粒径mPGMA树,且不通过原点知脂的目oyd曲线不是良好的直线,说-PGMA树脂上吸附HA的动力学主要是液膜扩散占主导地位明m。公值通过直232303UH种m-PGMA树公值分15线的斜率得到,91Um、Um、m脂的别为0.0、95[]0,1,NB<1,.017和0.022均远小于adezhda等认为时吸附剂去除吸附质的一-,PGMA系速率主要是液膜扩散占主导地位,因此进步证实了m列树脂上吸附HA过程主要是液膜扩散占主导地位。32\n第四章m-PGMA去除溶解性腐殖酸性能研究0232urnA-3的U皿>IitIII0501001502002503飢巧0Timemn(i)图4-3m-PGMA树脂吸附HA的Bod模型拟合y4-.2mPGMA树脂对腐殖酸的吸附等温线L■angmuir和Freundli化吸附等温线模型是吸附热力学研究中常用的模型,表96-[]达式分别如式)-(47和48)所示:丄n丄=+_qbC。e式-7(4)丄=IngInC,+ln/^,n式-8(4)一式中:如1溶质最大吸附量,m/gg;一e,mg/gq平衡吸附量;C一e平衡时吸附质浓度,m/Lg;6一、n、ii:特征常数。W上述吸附方程对m-PGMA树脂去除HA的热力学过程进行拟合温线,等---如图44所示,拟合结果如表42所42可W看出Lanmu示。从表gir等温方程的2拟合相关参数民(化9235)低于Freundlkh等温方程的巧合相关参数(0.96巧),表明Freimdlich吸附等温模型能更好地描述HA在m-PGMA树脂上的吸附热力学过程。33\n天津工业大学硕±学位论文一anmu一般认为,Lgir模型比较适合描述离子交换反应,但需要满足些限制条件一,比如吸附剂表面要均,吸附质在吸附剂上的吸附呈现单分子层,并且吸附只能发生在吸附剂上存在的吸附位点,,吸附饱和后吸附剂上吸附的吸附质之间没有作用存在然而在实际的吸附过程中很难满足上述的限制条件,这可-PGMAm山r吸附等温线的原因能是引起m树脂对HA的吸附偏离Lang。然而,Freundlich模型不受上述限制因素影响,所WFreun加C模型拟合相关系数较高。-PGMA树脂对腐殖酸的吸附并非只有离子此外,,m交换作用可能存在其他去除机理,这也可能是造成拟合数据偏离Langmuir模型的原因。F<<=reundlich模型中0l/nl时,说明吸附是易于发生的;l/nl时说明吸附过程是均匀的,吸附剂上的吸附质之间不存在相互影响;若l/n>l时,说明吸附难=A较易被m-进行。本文所得拟合数据l/n0.4418,说明HPGMA树脂去除,98且倾向于多分子层吸附[]。134\n第四章m-PGMA去除溶解性腐殖酸性能研究1.6a()/2R=0'92414-/?=Xy0.104x+0.446/0-O-8-0.6B■I111101.40246810Cm/L(g)g2.4I1b2.2-()2r=0'966=0.442x+0.8912-y.0i-1.8-占16-14.、-12?/I11111.00.51.01.5么02.5Ince-44ir(b)Freund图(a)Lanmu吸附等温线lichg;吸附等温线表4-2m-PGMA树脂去除HA热力学过程的等温线拟合参数Lm*anguir方程Fieundlich方程22如/b民Kf1/n民i(mgg)9.6432.2400.9242.4370.4420.96635\n天津工业大学硕±学位论文4-.3季镑化改性前后mPGMA树脂对腐殖酸的吸附性能研究为了深入研究m-PGMA树脂对腐殖酸的去除机理(离子交换或物理吸附),-PGMA树脂骨架对腐殖酸的去除效果考察m。季按化改性前的磁性微球只通过m-PGMA物理作用吸附污染物,改性后的树脂内外表面具有大量的离子交换位点,可W与水体中带电荷的污染物发生离子交换作用。通过电荷平衡实验W及比-较改性前后树脂去除HA的差别,可W分析离子交换和物理吸附在mPGMA树脂去除HA上所占比重。通过比较改性前后树脂去除HA的亲疏水性和分子量差一-另0,进步分析mPGMA树脂去除HA的机理。41.3.腐殖酸去除性能100[90-805。;I進4。画■。■■W3。■■■1II■■J*々々於户如游如於>VV树脂种类图4-5季较化改性前后m-PGMA系列树脂对腐殖酸的去除效果4-5,从图可W看出,季锭化改性前H种粒径的磁性树脂随着粒径的减小比...表面积的增大,吸附量逐渐增大36%、151%、125%。,其对HA的去除率分别为2改性前磁性树脂对腐殖酸的去除是靠大的比表面积和丰富孔结构的物理吸附作一用(疏水作用和氨键)。从结果中可W看出,在同粒径下,季较化改性前后对HA的吸附量相差很大-,mPGMA树脂粒径在91Um时,改性后对HA的吸附量提高了3倍[^上,达到82%左右;粒径在232um和3034m时,改性后的m-PGMA树脂对腐殖酸的去除率分别为改性前的2 ̄3倍,这是因为季镑盐改性-PGMA后,m树脂表面含有大量的离子交换位点,腐殖酸经离子交换作用得W36\n第四章m-PGMA去除溶解性腐殖酸性能研究-去除,。季较化改性后对腐殖酸去除率的增加说明季较化改性成功。mPGMA树脂对HA的吸附不仅仅只是离子交换作用,还存在物理吸附作用。4.3.2分子量特征HA是一种高分子有机物,含有大量的矮基、酪経基W及苯环等官能团,分子量比较大,结构较复杂,并且分子量等理化性质存在很大差异。有学者研究发99HA的[]现分子量不同影响官能团的比例、芳香性和溶解性,进而影响HA的去除效果。-6可>从图4W看出,本实验用HA分子量分布结果显示,l(K)kDa占DOC〇 ̄?58.7/〇30k100kDa占DOC总量的的3总量的.7%kDOC总;1030kDa;的占量 ̄〇的3.6%3k10kDa的占DOC总量的13.1%<3kDa。;;最后的占DOC总量的20.8/〇HA分子量分布的特点是大分子量和小分子量有机物含量比较多,而中间分子量有机物含量非常少。70I60-5。-圓?4。-g咖::-|圓J圓胃胃圓圓I>-<10030--K100K30K31O10K3K腐逸酸分子量区间图4-6实验用HA的分子量构成37\n天津工业大学硕±学位论文100I巧罚改性后191urn9D-胃改性后232Um[5^改性后303Um80巧//未改性9ium‘70-防罚未改性232um^3目目國未改性3〇3"m60-1;^、^5。-辱詞^圓口詞//40-//靠/責7///評jLLLkM>---<100K301OOK1030K31OK3K有机物分子量/Da图4-7改性前后m-PGMA树脂去除HA的分子量特征图4-7为改性前m-PGMA树脂去除HA的分子量特征后。从图中可W看出,改性后的不同粒径的m-PGMA树脂对HA的去除规律相似,对各分子量区间HA>< ̄ ̄?的去除率大小顺序为:Da、311100kDa、3k000kDa、30kDa、1030kDa。对各个分子量区间的HA去除率均随着粒径的减少而增大,这是因为粒径越小,其比表面积越大,离子交换位点越多,对HA的去除率也就越大。对大分子HA(>3化Da)有较高的去除率,可能是因为随着分子量的增大,HA中芳香性增强,该区间的有机物簇基含量比较丰富,可通过离子交换作用去除;对小分子量50%-的去除率都在W上,这是因为这部分HA分子量小PGMA树,容易进入m-,所受到的孔道阻力较小,容易在树脂孔道中扩散PGMA树脂孔道,可W被m,所W去除率较高。Pois脂内表面大量的吸附位点所吸附it等学者研究HA在石英砂表面的吸附动力,结果表明石英砂优先吸附芳香性的小分子量HA对;而1W[]脂肪族类等大分子量HA吸附较慢。Wang等使用超滤膜筛分方法分把HA分离成不同的分子量,并用阴离子交换树脂吸附筛分的HA,结果发现阴离子交换6k ̄树脂对分子量在:mkDa的HA吸附效果最好,这是因为分子量大OWkDa)的HA容易造成树脂孔道的堵塞,进而吸附量降低;而小分子量(<6kDa)的HA含有大量的径基,具有很好的亲水性,不利于离子交换作用,使吸附变得困an比-难,都对6k10kDa这个区间的HA去除率都。本实验与Wg等研巧结果相-<6kDa和>10kDa的HA有较高的去除,PGMA富,本研究对率这可能是因为m一-树脂与MEX的孔结构特征不样,本文自制的mPGMA树脂比表面积大,离38\n第四章m-PGMA去除溶解性腐殖酸性能研巧子交换位点多,对芳香性强的大分子HA去除率较高;并且树脂平均孔径小(2.75mn),大分子HA大都被吸附在树脂的外表面,不容易堵塞孔道,再者树^41HA在孔道中快速扩散及去除。对脂含水率较高,开放的孔结构有利于小分子-PGMA树,于中间分子量的HA,其含量相对较少,其在m脂上的吸附量比较少-PGMA。可能是这部分HA与m树脂之间的作用力较弱,导致去除率较小改性前的m-PGMA树脂对各分子量的HA去除率远小于同粒径下改性后的-PGMA树脂7WTm,这归因于改性前的树脂仅通过疏水作用或者苯环间的作用等A去除率 ̄化Da分子量物理吸附去除。改性前的树脂对小分子量H最好,对103HA的去除?区间的HA去除率最低,对各分子量率大小顺序如下:句kDa、3??-lOkDa、30lOOkDa、>100kDa、1030kDa。改性前后的mPGMA树脂对各分一HA含有的潑基较多HA去除效果不,而改性子量区间的样,可能是大分子量,HA去除能前的树脂没有离子交换位点,因此改性前的树脂对大分子量区间的力较小。4.3.3亲疏水性特征-图48是实验用HA亲疏水组分构成。从图中可W看出,疏水碱性(HOB)、疏水酸性(HOA)、疏水中性(HON)、弱疏水酸性(WHOA)和亲水性(班M)7%、30%、54%、8%和39%。组分分别占总DOC的1.40-335-圓^5;圓!"::■II圓圓■I圓HOBHOAHONWHOAHIM廝殖酸中亲疏水姐分图4-8实验用HA的亲疏水组分构成39\n天津工业大学硕±学位论文"〇r^巧件后9ii;r|V77A改性后232Pm^。。圏I胃改性后303wm胃未改性91^?III|圓未改14232urnIII习ImItfir4。蕾1|tiJIHOBHOAHONWHOAHIM腐殖酸中亲疏水组分图4-9改性前后m-PGMA树脂去除HA的亲疏水性特征-49中可看出-从图,相比改性前后树脂m,改性后的PGMA树脂对HA亲疏水性组分的去除均有明显的提升-。季按化改性后的mPGMA树脂在去除HA亲疏水组分上趋势相似,去除率由高至低依次为:HON>HOA>WHOA>HOB>出M-PGMA树脂可有效去除疏水中性。总的来说m,一1G2[]-和疏水酸性组分,这与Allpike等研究相致。mPGMA去除疏水性组分效-,AHA果较好,多W离子态存在这是因为随着H疏水性的增强,mPGMA树脂通过离子交换作用去除其次一些离子态的物质;,弱疏水酸性组分含有,可W通68[-]PGMA过离子交换得W去除。m树脂不仅可W去除疏水性组分,对亲水性组分也有一定的去除能力,但去除率较其他组分低,这可能是因为HIM中搂酸基["1团较少,中性小分子含量较多,不利于离子交换去除。季较化改性前的兰种m-PGMA树脂对HA中不同组分的去除率与改性后相比存在明显差异,去除率顺序为:HON>HOA>HOB>WHOA>HIM,主要的区别是对于弱疏水酸性的去除,这可能是因为弱疏水酸性组分中簇酸基团相对较多率低于疏水碱性,疏水碱性组分中苯环含量较高,駿基和径基相对较少,芳香性增强,亲水性降低,改性前-PGMA树t-的m脂主要通过疏水作用和苯环间In作用等物理作用去除HA,不能通过离子交换作用去除含有幾基等基团的WHOA组分,同时HOB芳香性增一-强,有利于树脂的吸附。此外,改性前的mPGMA树脂对HIM有定的去除效果,但去除率较低。40\n第四章m-PGMA去除溶解性腐殖酸性能研究4-.4mPGMA树脂的吸附再生性能研究-采用逆流再生方法,选用10%NaCl作为再生液PGMA树,再生液体积为m-脂量的200倍,对改性后H种不同粒径的mPGMA树脂进行六次吸附/脱附实验。4-实验结果如图10所示。100I1后91um90_改性改性后232口m8003"m改性后30123456民eenerationfreuenciesgq4-m-PGMAHA的去除的图10树脂再生次数对影响i-PGMAA的从图中可看出,m树脂对H去除过程中,交换势能高、附着力强的离子或者大分子有机物吸附或者被交换到树脂上,再生时却难洗脱下来,m-PGMA树从而离子交换位点被覆盖,离子交换反应便无法进行,脂对HA的去除率随着再生次数的增加逐渐降低。对比这S种树脂,再生六次的实验结果发现,随着粒径的增大,再生恢复率逐渐减小,再生六次后对HA的去除率分别为-72%、53%、35%,分别为初始去除率的89%、78%和八%。粒径越小,HA般只会吸附在m-PGMA树A就越少脂表面,扩散到树脂内部的H,再生恢复率[w]就越高。随着粒径的增大,平均孔径也逐渐增大,便有相对大分子HA通过口S1,,可能占据离子交换位点化进入树脂内部这些大分子HA容易堵塞孔道,与树脂附着力比较强,使用NaCl对树脂进行再生时,很难再生下来,造成再生恢复率下降。41\n天津工业大学硕±学位论文4.5本章小结-本章W溶解性HA作为目标污染物,研究mPGMA树脂去除HA的动力学和热力学性能,考察了季锭化改性对HA中分子量和亲疏水性组分的去除效果影-响,并对mPGMA树脂的吸附再生性能进行研究。-实验结果表明,mPGMA树脂对HA去除率高,吸附速率快,接触时间在-60m,,min时基本上达到吸附平衡,树脂粒径越小对HA的吸附量越高PGMA树脂对HA的吸附过程符合准二级动力学模型,吸附过程受多个限速因子影响,通过Boyd模型可知,其吸附过程液膜扩散占主导作用;吸附等温线数据通过FreundA中的lkh等温线方程拟合,线性相关性较好。对比季较化改性前后对HHA去除效果可知,季较化改性前的磁性微球只通过物理作用去除,改性后的m-PGMA树脂表面具有大量的离子交换位点可W通过离子交换作用和物理作,-PGMA用去除HA,其中离子交换占主要地位,占总去除率的72%m;改性前的?Da?<3kDa、3树脂对水体中HA中不同分子量区间的去除率大小顺序:、3lOk0>?lOOkDa、100kDa、1030kDa,改性后对水体中HA不同分子量区间的去除率-均有明显的提升,特别是对于大分子量组分的去除,而改性前的mPGMA树脂对小分子量组分去除效果要离于大分子量组分改性前的m-PGMA树脂对HA;中亲疏水性去除率大小顺序为:HON>HOA>HOB>WHOA>HIM,季较化改性后-PGMA树脂对各组分的去除3的H种m率是改性前去除率的倍左右,改性前后一对于弱疏水酸性和啼水碱性的去除效果不样,送是因为弱疏水酸性组分中簇酸I1-基团相对较多,改性后的mPGMA树脂通过大量的离子交换位点使其大量吸附在树脂上,而改性前则不能通过离子交换去除若疏水酸性组分,对于疏水碱性组n-n分,苯环含量比较多,改性前后均通过苯环间作用和疏水作用得W吸附;-PGMA树脂进行再生采用逆流再生方法对m,粒径越小,平均孔径越小,进入A,越不容易堵塞树脂孔道,再生恢复率越高树脂内部的H分子越小;在吸附过程中,进入树脂内部的疏水性大分子HA容易堵塞孔道和占据离子交换位点,与树脂附着力比较强,使用NaCl对树脂进行再生时,很难再生下来,随着再生次数的增加,再生恢复率逐渐下降,树脂初次再生后再生效率下降6%,此后再生效率的下降率平稳在1%左右。42\n第五章结论与展望第五章结论与展望5.1结论本文首先W悬浮聚合法制备核壳式结构的磁性丙稀酸系功能化树脂--(mPGMA),然后对其结构性能进行系统表征。研究mPGMA对溶解性HA的动力学和热力学去除性能-PGMA,W及季锭化改性对m树脂去除不同分子量:和亲疏水性组分HA的性能差异,并对其吸附再生性能进行研究。结论如下m-(1)通过测试对PGMA树脂结构1^>1及性能表征。红外光谱分析可知,m-PGMA树脂中含有Fe〇F34的特征吸收峰,说明e3〇4存在于树脂中,环氧基的打开W及季锭盐特征峰的出现,说明表面季锭化改性成功;XRD结果显示合成F〇-的emPGMA树脂包衷后Fe〇石结构没有变化,34为尖晶石结构,被34尖晶只F-过磁性是相应的衍射峰强度有所减弱,证明e3〇4处于mPGMA树脂内部;通-PGMA能分析可知m树脂具有良好的磁分离性能;比表面积等分析结果表明m-PGMA-PGMA树树脂随着粒径的增大,m脂的含水率、交换容量和比表面积-均逐渐降低,PGMA树脂孔结构;但平均孔径逐渐增大;相比M圧X自制的m比较丰富、比表面积较大,更有利于污染物的快速去除。粒径为91um的22-mPGMA25.53m/25树脂比表面积达到,随着粒径的增大,比表面积从.53m/gg,22减小到19.88m/g,但远大于M圧X的比表面积(4.34m/g),91um、232um-303um三种mPGMA70.563.4%,M圧X和树脂含水率分别为.3%、65%和的〇5-为6.8/〇,232Um和303UmmPGMA树脂的含水率稍低于M圧X含水率,-PGMA树Jm脂的平均孔径在25nm,属于中孔范围,比M圧X的平均孔径小,一送是合成反应的致孔剂种类和使用量不样所致。孔径越小,在水处理中进入树脂内部的大分子有机物越少,孔道堵塞的几率也就越小,扫面电境分析显示其粒,呈球形较好径分布均匀。-(2)mPGMA树脂对HA去除率离,吸附速率快,接触时间在60min时基-本上达到吸附平衡,树脂粒径越小,对HA的吸附量越高,mPGMA树脂对HA的吸附过程符合准二级动力学模型,od模,吸附过程受多个限速因子影响通By型可知,其吸附过程液膜扩散占主导作用。吸附等温线数据通过Freundlich等温线方程拟合,线性相关性较好,。对比季较化改性前后对HA中的去除效果可知HA-改性前的磁性微球只通过物理作用去除,改性后的mPGMA树脂可W通过离子交换作用和物理作用去除HA,电荷平衡实验显示离子交换作用占72%改;43\n天津工业大学硕±学位论文-PGMA树脂对水体中HA中不同分子量区间的去除率大小顺序性前的m:<3kDa、???3lOkDa、30lOOkDa、>100kDa、1030kDa,改性后对各分子量区间的去除-PGMA率均有明显的提升,特别是对于大分子量组分的去除,而改性前的m树脂主要对小分子量组分去除效果较好改性前的m-PGMA树脂对HA中亲疏水;性去除率大小顺序为:HON>HOA>HOB>WHOA>WM,季较化改性后的H种-PGMA树脂对各组分的去除率是改性前去除率的3倍左右m,改性前后对于弱一疏水酸性和疏水碱性的去除效果不样,这是因为弱疏水酸性组分中簇酸基团相-对较多,改性后的mPGMA树脂通过大量的离子交换位点使其大量吸附在树脂上,而改性前则不能通过离子交换去除若疏水酸性组分,对于疏水碱性组分,苯n-II环含量比较多,改性前后均通过苯环间作用和疏水作用得W吸附疏水性;大分子HA堵塞孔道和覆盖离子交换位点,0%NaCl进行再生采用1,难W洗脱,,,下来导致树脂再生恢复率逐渐降低,并且粒径越大平均孔径越大再生恢复率越低。-综上所述,通过悬浮聚合法制备的mPGMA树脂结构性能良好,兼具离子交换和物理吸附机制,对HA表现出较好的去除效果。52.展望-PGMAm树脂的结构W及在水处理中的应用受到制备条件的影响,在合成材料的过程中应调节好试剂所占比例,、Fe3〇4使用量W及控制机械拨拌速度等条件-使制备的mPGMA树脂粒径分布较窄,表面较光滑^及较丰富^1^孔结构。-PGMAA有较m树脂对H好的去除效果,树脂机械强度W及溶出问题会给饮用水处理带来二次污染,今1^及树后可^^从材料制备^脂吸附污染物前的预处理上一一,使树脂吸附成为种安全高效的饮用水处理技术做进步的研究。44\n参考文献参考文献I粪云峰..工业水[,了桓如,吴春华给水处理工程中去除有机物的方法m]-25200020.:13处理,,,巧)迅微污染水源饮用水处理M.;凹占生,文君,给水处[]北京中国建筑工业出版社1999.,3J,李富果.饮用水中有机物组成及控制技术[江苏环[],陆继来,孙越,等]境科技2008244-1:667.,,()4KhirkoSL,KovtunAI,RbachenkoVI.Potentiometrictitratio打ofhumic[]y-acidsJ.Sotr201]45337.lid化elChemis5:348[]y,,()5FanL,HarrisJL,RoddickFA,etal.I打幻uenceofthecharact:eristicsof打atural[]orga打icmatter0打thefouli打gofmicrofiltratio打membra打es[J].Water民esearch,1155-200358.:444463,()[6]TanY,KilduffJE.Factorsaffectingselectivityduringdissolvedorganicma-tterremovalbyanio打exchangeresinsJ].WaterResearch20074i8:[,,y)42-114221.[7]ZhangJ,DaiJ,Wang民,etal.Adsorptionanddesorptio打ofdivalentmercuryH2+onhumicacidsandfillvieacidsextrac化dfromticalsoilsinChina(g)yp口.]ColloidsandSurfacesA:PhysicochemicalandEngineeringAspects,2009,335-1:194201.()8HuJt.tuaiYanSChe打CealMuleffectsofPbyandhumicacid[]g,,,)adsorptiononmultiwalledcarbo打nanotubes/polyacrylamidecomposibsfromaueoussolutionsJ.Environment!Science衣Technolo2011458:q[,,]gy()-36213627.9?J.崔玉川、傅涛我国水污染及饮用水源中有机污染物的危蒂城市环境[[]]-25199811323.与城市生态:,,()0王志飞胡海修.NOMs去隙穷法探讨J.净水技术2002。,饮用水中的,,][]2-1112.:10()IIHanZChe打WLiLetal.Combi打ationofchlorineandmanetic^on[],,,gexchangeresi打fordrinki打gwatertreatmentofalgaeJ.JournalofGentral[]-Sou化Universtl20101779.iofTechnoo、5:9984ygy,()12王琼杰王津南.MIEXJ.[,,李爱民,等在饮用水净化中的应用研究进展[]]20-簡子交换与吸附12,283:282288.,()45\n天津工业大学硕±学位论文[13]JacangeloJG,DeMarcoJ,Owe打DM,etal.SelectprocessesforremovingNOM:anoverviewJ.JournalAmerica打WaterWorks[]Assoc-iation199587l:6477.,,()14曹春秋,1.强化混凝法去除饮用水中NOMs质评介J给水排水998[],,[]5-70246.(:6)[15陈威,朱雷,梁华杰.强化混凝法去除微污染原水有机物的研究与发展阴.]2006-6.国外建材科技%:3335,,()[16]VolkC,BellK,化rahimE,et;al.Impactofenhancedandoptimizedcoagulatio打onremovaloforganicmatteranditsbiodegradablefractio打in"to-drinkinwater?WaResearch20003412:32473257.g口],,()Ma-17MerenM民DJeffersonBParsonsSAetal.neticionexchaneresin[]g,,,ggtreatment:ImactofwaterteandresinuseJ.WaterResearch2008428:pyp,,[]()-19771988.18ImaiDDabwanAHAKanecoSetal.Deradationofmarinehumicacids[],,,g-bozo打einitiatedradicalreactio打sJ.ChemicalEnineerinJournal2009y[]gg,,-1482:336341,()19魏宏斌槪世.氧化法去除水中有机物的研究与应用现状J.中[],严[]国给水19962-排水:122.*19,巧)[20]ChangEE,Lian呂CH,KoYW,etal.EffectofOZO打edosageforremovalofmode!comoundsbozo打e/GACtreattJ.Ozo打ecEnipmen:Sience&ineerny[]gg,2002245-:357367.,()21LeeJEJinBSChoSHeta.tticotofhumt]Caalzo打aio打icacidswih,,,[]yFe/M-J.Korea打JournalofChEnneerin200522436gOemicalgig:5540.[],,()22姜安靈王化云.哈尔滨建筑大学学报.水中HA的光懼化氧化研巧[],[巧,20012-34:4447.,()23oY-ChChoiW.VitactsJ.is化lelihinducedreionofhumicacidsonTi〇[,2]g[]Jou讯alofPhotochemistryandPho化biologyA:Chemistry,2002,148(1):-129135.24..净水技术19974徐景翼,贾霞珍高儘酸钟法去除水中有机物[J]:,()[]27-30.[25]民izzoL,MericS,KassinosD,etal.DegradationofdiclofenacbyTiO2phoU)catalysis:UVabsorbancekineticsandprocessevaluationthroughasetof-toxicitybioassasJ.WaterResearch2009434:979988.y,,[]()26Yan-_JXCuiFZLeeISeta.IonassiskdsedNcoatino打g!beamdepoUC[],,,gmanesiumaIlosJ.sTechnoo200822gSurfaceandCoatinglgy202:y[],,()-57457371.27ChoJAmPelerno.embanefitratonofnaturaorancmatter:liJMrlili[],yG,gginitialcomparisonofrejectionandfluxdeclinecharac1;eristicswith46\n参考文献ultrafiltrationandnanofiltratio打membranesJ.WaterResearch19993311:[],,(^)257-12526.28M圧X许航.[],陈卫,袁哲,等树脂预处理改善超滤膜过滤性能的试验研-J.中国矿业大学学报2010624928.究[:9],()[29]YangQ,LiuY,LiY.Humicacidfoulingmitigatio打byantiscala打ti打reverseosmosisss1:emJ.EnvironmentalScience&Technology,20104413:y[],()-51535158.30TanY,ICwonYN,LeckieJ0.Charaderizatio打ofhumicacidfouled[]gCreverseosmosisandnanofiltrationmembranesbytra打smissionelec化onmicroscopyandstreamingpo化ntialmeasurementsJ.E打vironmerUalscience[]-oo007142.足化chnlgy43:9949,2,()[31]WangZ,ZhaoY,Wa打gJ,etal.Studieson打anofiltrationmembranefouli打ginthetreatmentofwatersolutio打scontai打inghumicacids[J.Desali打ation2005],,-178171.1:178()[32]HaoY,MoriyaA,MaruyamaT,etal.Effectofmetalio打s0打humicacidfoulofhollowfiberultrafiltratio打membraneJ.JournalofMembranei打g[]20-Science1L3761:247253.,()33YuanWZd打eAL.HumicacidfoulindurinultrafiltrationJ.[],yygg[]Env20005-ironmentalScience&Technolo3423:0435050.gy,,()34VanHoutteEVerbauwhedeJVanlerberheFeta.Tttlreaindifferentes[],,,ggyp-ofrawwaterwithmicroandultrafil化atio打forfurtherdesalinationusing-reverseosmosisJ.Desalination19981171.:4960[],,()i3f张死..[],吴伟,李爱民,等吸附法处理水体中溶解性有机物的研究进展m20092511-离子交换与吸附:996.,),([36]DaiflillahAAM,GkgisBS,GadHMH.AsUidyof化efact;orsaffectingl;heremovattrearedomomassmateraJ.lofhumicacidbyacivaedcarbonpfrbiilp[]ColloidsandSurfacesA:PhysicochemicalandEngineeringAspects,2004,235-111:0.()[37]LiF,YuasaA,EbieK,etal.FactorsaffectingtheadsorptioncapacityofdissolvedorganicmatterorUoactivatedcarbo打:modifiedisothermanalysisJ.[]a-Wter民esearch20023618:45924604.,,()Moreno-as38CtillaC.Adsorptionoforganicmoleculesfromaqueoussolutions[]oncaonateas-rbmri.bon2004421:8.lJCar394[,,(])39SchreerBchmazVBrnkmannTeta.Teeffectofwatertemeratureib,Slilh[],,pon化eadsorptionequil化riumofdissolvedorganicmatterandatrazineongranularactivatedcarbon[J].EnvironmentalScience&Technology,2007,4-118:64486453.()斗7\n天津工业大学硕±学位论文[40]Karan打1T,KilduffJE,SchlautmanMA,etal.Adsorptio打oforganicranutt.macromoleculesbyglaracivaedcarbon1.InfluenceofmolecularpropertiesunderanoxicsolutionconditionsJ.E打vironme打talScience&[]T191-echnolo96307.:2872194gy,,()41.魏娜.[],张雁秋,率秀路,等饮用水深度净化技术的发展现状与应用趁势J20097652-?环境与健康杂志:654.,[]()42PenX,LuanZ,Che打F,etal.Adsortionofhumicacidontoillared[]gpp-ben.D20051213514.t;oniteJesalination74:3[],,()[43]AnirudhanTS,民amachandranM.Surfactan^modi:f】edbentoniteasadsorbentfortheremovalofhumicacidfromwastewatersJ.AppliedClayScience,[]2007-353:276281.,()*44KorshinGVBenaminMMeUe打.Adsortionofnaturaoianc,,S民Sli[]jlpgmatterNOMonironoxide:effectso打NOMcompositio打andformatio打of()orano-aghlidecompoundsduri打gchlorinatio打J.Water民esearch1997317:[],,()-16431650.[45]ReemtsmaT,BredowA,GehringM.Thenatureandki打eticsoforganicmatterrefromsoilbsasolutionsJ.roeanJournaofSoilSc1leaseylt[]Euplience,999,50-15364.:()46潘菲.磁性阴屬子交换树脂对HA的吸附行为与机理研究D?南京:南京[][]大学,2012.[47]王津南,李爱民,张龙,等.吸附法去除水体中HA的研究进展[J].环境污染与200830-防治:7377.,,巧)48HoffmannM民,MartinST,ChoiW,etal.Environmentalapplicatio打Sof[]-Semico打doctorhotocatalsisJ.ChemcaRevews95951;6996pyili19.[],,()49八wazuK,FuimakiM,民ockstuhlC,etal.Alasmonicphotocatalst[]jpyconsi巧ingofsilvernanoparticlesembeddedinti1;aniumdioxideJ.Journalof[]tAmercanhem-heiCicalSoct1:1iey83056761680.,200,()50AALeviYKeLetl.Factonationofoedorittfcharian,ienaridisslvancmaer[],,gmac'fromsurfacewatersusingioorousresinsJ.Water艮esearch1997p[],,3-112:29892996.()51DEld民t?民turattBoitoBDixonrideealemovalofnaloranicmaerbion[],,g,gy?Wa-exchaneJ.tei民esearch2002%20:50575065.g[],,()[52]Comelisse打E民,MoreauN,SiegersWG,etal.Selectionofanio打icexchangeresinsforremovalofnaturalorganicmatter(NOM)fractions[J].Water民2008424-42esearch1.:133,,()53Shuan,LiP,LiA,etal.uatemizedma打eticmicrosheresforthe[]gCQgpeJ.12461粗dentremovalofreactivedyesWaterRe化arch20,4:[],()-44264417.48\n参考文献54HanZChe打WLiLetal.Combi打atio打ofchlorineandmaneticion[],,,gexchangeresi打fordrinki打gwatertreatme打tofalgae.JournalofCentral[巧-SouthUniverst11.iofTechnolo200,7:979984ygy,-55BoerTHSinerPG.Ailotscaleevaluatio打ofma打eticio打exchane[]y,gpggtreatmentfbrremovalof打aturalorganicmaterialandinorganicanionsJ.[]W-aterResearch20064015:28652876.,,()56SinerPCBilkK.Enhancedcoautlaionusinamaneticionexchane[]g,ygggg-resinJ.WaterResearch2002361640094022.:,,[]()57KarinskaAMBoaventura民A民VilarVJPetal.AlicabilitofM化X[]p,,,ppyJ-DOCrocessfororanicsremova.1lfromNOMladenwaterE打vii〇nmen:alpg[]-ScienceandPollutionResearch2013206.:38903899,,()[58]民o打gZ,VigneswaranS,NgoHH.Magneticio打exchange(MIEX)resi打asa’-ttt1thtttpielxeamenoasubmergedmembranesys:eminereame打ofbioloicalltreatedwaslt.inat2006112.:ewaerJDesalio打92:gy[],,()59NealePA,Sell珪ferAI.Maneticio打exchange:Isthereot:entialfor[]gp-ttonaevelomentaton200924816.inernaildp?"].Desalini,,(1):160860EvaluationofMIEXrocessimactsondifferentsourcewatersM.[]pp[]California:Awwa民esearchFoundation,2005.61韩志刚陈卫刘成等.M圧X处理某湖泊水源水中试研究.给水排水[],,,阴,2009-7:2124.()[62]刘雷斌,刘文君,李德生,等.M圧X树脂去除水源UV254研究[化环境20-科学与管理10352:7578.,,()63FearingDA,BanksJ,Guet:a打dS,etal.Combinatio打of耗rricandMIEXfor[]y化etreatme打tofahumicrichwaterJ.Water民esearch20043810:[],,()2-5512558.*[64]BoltoB,DixonD,Eldridge民.Io打excha打gefortheremovalofnaUnalorganic-.民eactiveandFunctionalPol2004.matteimers,601:171182y,"]()[65]AllpikeBP,HeitzA.JollCA,etal.Sizeexclusionchromatographytorinkwatertreatment.characterizeDOCremovalinding^Environment!]T4-2342.Science足echnolo2005397:233gy,,()-ondTos.t66BlanEHParsonsAetalDisinfecio打roductformationof,G,Sb[],yp1tmentbMIEXand11过1;11巧organicmat化rsurrogatesandtreaycoagulation,-nanofiltrat.W.ionJaterResearch2010445:16451,,653[]()67韩志刚陈卫.,率磊,等磁性离子交换树脂去除水源水中有机物的研究[],-J.中南大学学报:自然科学版201041:4.,62592464,)[](68HumbertH,GallardH,SutyH,etal.Performanceofseleckdanionexchange[]resnsfor化etreatmentofahDOCcontentsurterJ.ateriighfacewaW[]esearch200539-R:16991708.,,巧)49\n、天津工业大学硕±学位论文BP-69oerTHS.Bti打erCe打chscaletesti打ofamaneicionexcha打eresin[]y,ggg呂-forremovalofdisinfectionbroductrecursorsJ.Water民esearch2005yp,,p[]39-7:12651276.()[70]HumbertH,GallardH,SutyH,etal.Performanceofselectedanio打exchange化5山5fbrthetreatmentofahighDOCconte打tsurfacewaterJ.Water[]esearch2005399-R:16991708.,,()[71]AllpUceBP,HeitzA,JollCA,etal.Sizeexclusionchromatography!;〇charac1DOCovawatettt.Et;erizeremli打drinking;rreame打[J]nvironmenalechno200539233-2342Sc.ience足Tlo7:4gy,,()[72HsuS,SingerPC.民emovalofbromideand打aturaloranicmatterbanion]gyJ-exchane.WaterResearch20104471332140.:2g[],,()73陈卫.M阳X技术控制饮用水消毒副产物的研究进展[],韩志刚,刘成,等-J.200925614.中園给水排水:18[],,()74尹婢奕..J[],魏晓,李积华,等纳米四氧化H獄粒子制备方法的研究进展[]'-四川环境201332:123128.,,口)75黄菁嘗.J.[],徐祖顺,易昌凤化学共沉淀法制备纳米四載化立铁粒子[]湖2007-150.北大学学报:自然科学版巧:52,,()76JadhavNV,PrasadAI,KumarA,etal.Snthesisofoleicacidftinctio打alized[]yFe3〇4mag打eticnanoparticlesandstudyi打gtheirinteractio打withtumorcellsforpotentialhyperthermiaapplicatio打sJ.ColloidsandSurfacesB:[]B-iointerfaces2013108:158168.,,-77YanKPenHeta.RtitWenYleexaminaonofcharact;erisicFTI民[]g,g,,sec-Fptrumofsecondarylayerinbilayeroleicacidcoatedc3〇4J-nanoart.A20256133097.iclesliedSurfaceScience100:309p[]pp,,()78.朱#山.J[,來佳,邱莉,等油酸低温水洗改性磁性四氧化兰铁纳米粒子[]]20-115521.化工进展1307:555,,)(-ZhouLiZhuanDetal.Prearatma79ionofacidresisa打neic[]Q,Sttt,QgC,pg--adsorbentforeffectveremova.lniti〇enolinesehemicaLetersiofJChClpph[],-2012239:10791082.,()[80]Che打W,LiuY,LiuC.Preparationanduseofmagneticpoly(呂lycidylmethacrla.meryt;eresinindrinkingwatertreatmentJJournalofAliedPol)[]ppycence-Si20131301:106112.,,()81李爱民,双隙东,周庆种磁性丙締酸系强碱阴离子交换微球树脂及其[]--P.制备方法.中国:C0化巧/08,20100721[]"WM82Shua打GanZhou<etacedtoul.£nha打adsorio打a打da打tifli打[]g,g,,5pgerforceof-pmananionexchangeresinbytheeffectofincorporatedFe3O4*-forc.WtR201347164061.iemovinhumicaidJaere化arch6:644g[],,()50\n参考文献一83陈卫刘成才.[]疫种用于去除水中有机物的磁性强碱性离子交换树脂的[],0--2制备方法[P].中国J4110820061,20128:B0(,2.)84谢昌武,王毅力刘固等.强化混凝技术去除HA的研究进展[J,中国给[],,]2004-水排水207:3739.,,()85胡迎花罗志聪陈克正.纳米Fe304粒子的制备及表面包覆J,青岛],,[[]28477-4科技大学学报.:自然科学版20086:80,,()L-86LaniuCYangFetal.SnthesisofbilaeroleicacidcoatedFc〇,,,34[]Qyytc-nanoarilesandtonHip化eirapplicaiinpresponsvePickering-emulsicmsJ.Journalof200711269.ColloidandInterfaceScience30:%0:[],,()s-.matmertt87UamaHKobaahiSEnzicrinoeninolizaionoflacones[]y,yygpgpytJ-caalzedbIiase.ChemistrLetters19937114911.:50yyp[]y,()[88]ThurmanEM,MalcolmRL.PreparativeIsolationofAquaticHumic-SubstancesJ,EnvironmentalScienceandTechnolo1981415:463466.[]gy,,()89.磁性阳离子交换树脂的制备D.2009.崔丽娟天津:天津大学[][],90李鹏飞.PGMA[],杨良峰,李文松,等氨基功能化超顺磁性高分子微球V-IJ1111554.,过程工程学报204:560去除废水中的络()[],,()91王伟财.A多[],张埼,张兵波,等氮基化单分散超顺磁巧光PGM功能微200752-球制备[冲科学通报1:24772481.,,口)巧2]杜雪岩,夹书根,姚莖.磁性大孔吸附树脂的悬浮聚合制备与结构性能表-J.材料导化2013271214.征[:],()93陈卫.M据X技术控制饮用水消毒副产物的研究进展[],韩志刚,刘成,等-.2009256141.中圍给水排水:8阴,,()^94ComelissenE民MoreauNSieersWGetal.Selectionofanionicexchane[],,g,gresinsforremovalofnaturalorganicmatter(NOM)fractions[J].WaterR42-esearch20081:413423.,,()95FiliovaNL.Adsortio打anddesortionkineticswttihss;emshavina[]ppppygtraon-CO打centidependentcoefficientofdiffusio打J.JournalofColloidand[]-InterfaceScience19982032:464476.,,()[96]BeheraSK,KimJH,GuoX,etal.Adsorptionequil化riumandkineticsofolyvinylalcoholfromaqueoussolutiono打owderedactivatedcarbo打J.pp[]J-ournalofHazardousMaterials2008153:12071214.,,口)*N97ZhaoXZhanGJiaetal.AdsoitionofCuIPbIICoIIiII[],g,化p(J):(),(),(),andCdII行omaueoussolutionbolarletherketonecontainin()qypy(y)gendanPEK-tcarboxlrousL:euilibriumkineticsandpygp)q,,(-thermod打aml20111521icsJ.ChemicaEnineerinJournal1171:58.y[]gg,,()[98]HanX,WangW,MaX.Adsorptioncharaderisticsofmethyle打eblueontoi.lEi1lowcostbiomassmaterallotusleafJChemicanineernJournal201[]gg,,-1711.:18()51\n天津工业大学硕±学位论文[99]WilsonDE.I打flue打ceofhumiccompounds0打tilrimetricde1:erminationsof1tArH1;oalinoraniccarboninfreshwaterJ.chivFurdrobioloie979873:g[]yg,,()379-384.[100]Tippi打gE,WoofC,RiggE,etal.Climatici打幻uencesontheleachingofdissolvedoranicmatterfromulandUKmoorlandsoilsi打ve巧iatedbagp,gyfieldmaniulationexerimentJ.Environme打tInternational1999251:pp[],,)(83-95.101WanJNLiAMZhouYetal.Studontheinfluenceofhumicacof[],,,idgy'differentmolecularweihtonbasicionexchaneresinsadsortoncaactggpipiyJ.[]Ct200920-482ChinesehemicalLeters12.;14781,,()102AllDceBPHeitzAJollCAetal.izeexclusionchromatora!;〇[]p,S,,gphycharacterizeDOCremovalindrinkingwater1;reatmentJ.Environmental[]Sc2005-ience&Technolo39:4.gy,72332342,()[103]NealePA,SchaferAI.Magneticiio打exchange:Istherepo1;entialfor-ttin化maionaldevelomen.Desalinatio打20092481:1601p口],68.,()i52\n发表论文和参加科硏情况说明发表论文和参加科研情况说明-1WANGLiMinMa-BinanXuJinShuShuanandZhao.Bioloical打itroen[]g,g,gggremovalinamodifiedanoxic/oxicprocessforpiggerywasl;ewatertreatment[J]Desalinatio打andWaterTreatment2,张宏伟,赵威,许金明,马树双,陈倩倩,赵斌,.王亮,李明德张朝畔等[]壳聚糖及壳聚糖季较盐复合磁性微球及其制备方法.申请号:201410567507553\n天津工业大学硕±学位论文54\n致谢本论文即将完成之际、,在此向所有给予本论文关屯和帮助的老师、同学表示、衷屯的感谢!本论文是在导师王亮教授和指导老师赵斌副教授的精屯、指导和严格要求下一完成的,论文的每个方面都凝结着老师的也血,。饮其流者怀其源学其成时念吾师,,,。王亮老师渊博的专业知识鎮密的思维严谨的治学态度精益求精的工作作风,坦荡的胸怀、诲人不倦的高尚师德,不仅授我W文,而且教我做人,虽历时二载,却给W终生受益无穷之道,,赵老师不仅在学。感谢赵斌老师两年来、业上给我^1J至的关怀。在此,谨1精屯指导,同时还在思想、生活上给我^^?无微不向两位导师表示崇高的敬意和衷也的感谢。感谢课题组张朝焊老师,、李君敬老师、郭幸斐老师、马聪老师感谢您们对我的实验提出的宝贵意见,在我实验课题研究和论文的写作过程中帮我理清思路,寻找突破。感谢13级陈禹志、陈倩倩、马树双、杨晓明、王晨谨同学的在实验上的无私帮助W及对论文提出的宝贵意见,感谢博±师姐吴晓娜和12级师兄(李明德、王冠宁和余伟明),师姐(董冰洁、熊欢和李想乐)在实验中的指导,感谢14级师弟巧校琪、赵威,、王威、习发林、马志刚、王姚武)师妹(张敏、夏英铭)W及学妹王京华,感谢你们对我的帮助和为实验室带来的活跃气氛。感谢家人对我的鼓励和支持,没有你们的默默支持,我不可能有今天的收获,感谢朋友对我的关必照顾,感谢室友徐磊、高±强平日里的关照。衷必祝愿我的家人和朋友们健康幸福!最后,向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位专家表示衷必地感谢!55