大孔树脂对水中亚甲基蓝的静态吸附研究
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一、实验目的1. 了解大孔树脂的基本性质和吸附原理。
2. 掌握大孔树脂的吸附、解吸和再生方法。
3. 研究不同条件下大孔树脂对目标物质的吸附性能。
二、实验原理大孔树脂是一种具有多孔结构的有机高分子吸附剂,其吸附作用主要是通过范德华力、氢键等物理吸附作用实现的。
在实验中,通过调节溶液的pH值、温度、树脂用量等条件,可以研究大孔树脂对目标物质的吸附性能。
三、实验材料1. 实验仪器:锥形瓶、移液管、烧杯、电子天平、恒温水浴锅、pH计等。
2. 实验试剂:大孔树脂(如AB-8)、目标物质溶液、去离子水、NaOH、HCl等。
3. 实验样品:某中药提取液。
四、实验方法1. 树脂预处理:将大孔树脂用去离子水浸泡24小时,然后用1mol/L的HCl溶液浸泡2小时,再用去离子水反复冲洗至中性,最后用去离子水浸泡备用。
2. 吸附实验:将预处理好的大孔树脂加入锥形瓶中,加入一定量的目标物质溶液,调节pH值,置于恒温水浴锅中搅拌吸附一定时间。
3. 解吸实验:将吸附一定时间后的树脂过滤,收集滤液,然后用不同浓度的NaOH溶液对树脂进行解吸,收集解吸液。
4. 数据处理:测定吸附和解吸液中的目标物质浓度,计算吸附率和解吸率。
五、实验结果与分析1. 树脂预处理对吸附性能的影响实验结果表明,预处理后的大孔树脂对目标物质的吸附率较高,说明预处理能够有效提高树脂的吸附性能。
2. pH值对吸附性能的影响实验结果表明,当pH值为6.0时,树脂对目标物质的吸附率最高。
这可能是因为在该pH值下,目标物质与树脂的亲和力较强。
3. 温度对吸附性能的影响实验结果表明,当温度为30℃时,树脂对目标物质的吸附率最高。
这可能是因为在该温度下,分子运动加剧,有利于吸附过程的进行。
4. 树脂用量对吸附性能的影响实验结果表明,当树脂用量为5g时,吸附率最高。
这可能是因为在该用量下,树脂与目标物质的接触面积最大。
5. 解吸实验结果实验结果表明,使用0.1mol/L的NaOH溶液进行解吸,解吸率较高。
实验二大孔树脂吸附分离实验一、实验目的1、了解大孔树脂的使用方法;2、掌握利用大孔树脂的静态和动态吸附分离操作;3、掌握大孔树脂的洗脱方法;4、学习吸附等温曲线、吸附动力学曲线和洗脱曲线的测定方法。
二、实验原理大孔树脂是一种具有大孔结构的有机高分子共聚体,是一类人工合成的有机高聚物吸附剂。
因其具多孔性结构而具筛选性,又通过表面吸附、表面电性或形成氢键而具吸附性。
一般为球形颗粒状,粒度多为20-60目。
大孔树脂有非极性(HPD-100,HPD-300,D-101,X-5,H103)、弱极性(AB-8,DA-201,HPD-400)、极性(NKA-9,S-8,HPD-500)之分。
大孔吸附树脂理化性质稳定,一般不溶于酸碱及有机溶媒,在水和有机溶剂中可以吸收溶剂而膨胀。
大孔树脂吸附技术以大孔吸附树脂为吸附剂,利用其对不同成分的选择性吸附和筛选作用,通过选用适宜的吸附和解吸条件借以分离、提纯某一或某一类有机化合物的技术。
吸附分离依据相似相容的原则,一般非极性树脂宜于从极性溶剂中吸附非极性有机物质,相反强极性树脂宜于从非极性溶剂中吸附极性溶质,而中等极性吸附树脂,不但能从非水介质中吸附极性物质,也能从极性溶液中吸附非极性物质。
大孔吸附树脂吸附技术广泛应用于制药及天然植物中活性成分如皂甙、黄酮、内脂、生物碱等大分子化合物的提取分离以及维生素和抗生素的提纯、化学制品的脱色、医院临床化验和中草药化学成分的研究等。
它具有吸附快,解吸率高、吸附容量大、洗脱率高、树脂再生简便等优点。
大孔树脂吸附分离操作步骤:(1)树脂的预处理目的是为了保证制剂最后用药安全。
树脂中含有残留的未聚合单体,致孔剂,分散剂和防腐剂对人体有害。
预处理的方法:乙醇浸泡24h→用乙醇洗至流出液与水1:5不浑浊→用水洗至无醇味→5%HCl通过树脂柱,浸泡2-4h→水洗至中性→2%NaOH通过树脂柱,浸泡2-4h→水洗至中性,备用。
(2)上样将样品溶于少量水中,以一定的流速加到柱的上端进行吸附。
一、实验目的本次实验旨在探究大孔树脂的吸附性能,了解其在水处理中的应用潜力,并通过对实验数据的分析,评估大孔树脂的吸附效果、吸附速率和吸附机理。
二、实验材料与仪器1. 实验材料:- 大孔树脂(型号:D-301)- 待处理水样(含目标污染物)- 标准溶液(用于配制不同浓度的污染物溶液)- 甲醇、乙醇等有机溶剂- pH试纸- 离子交换柱2. 实验仪器:- 分析天平- 紫外可见分光光度计- 恒温水浴锅- 高速离心机- 离心管- 容量瓶- 烧杯三、实验方法1. 树脂预处理:将大孔树脂用蒸馏水浸泡24小时,去除杂质,然后用95%乙醇浸泡12小时,去除亲水性,最后用蒸馏水洗至中性。
2. 吸附实验:- 配制不同浓度的污染物溶液,用于模拟实际水样。
- 将预处理好的树脂放入离子交换柱中,用蒸馏水进行预洗。
- 将配制好的污染物溶液通过离子交换柱,记录通过时间和流速。
- 分别收集流出液、吸附层和解析液,测定各层的污染物浓度。
3. 吸附动力学实验:- 配制一定浓度的污染物溶液,将树脂置于恒温水浴锅中,在设定温度下进行吸附实验。
- 在不同时间点取样,测定吸附层中污染物的浓度,计算吸附速率。
4. 吸附等温线实验:- 配制不同浓度的污染物溶液,将树脂置于恒温水浴锅中,在设定温度下进行吸附实验。
- 在平衡状态下,测定吸附层中污染物的浓度,绘制吸附等温线。
四、实验结果与分析1. 吸附效果分析:- 通过实验数据可知,大孔树脂对目标污染物的吸附效果良好,吸附率均在90%以上。
- 随着污染物浓度的增加,吸附率呈上升趋势,但在一定浓度范围内吸附率基本保持稳定。
2. 吸附速率分析:- 吸附速率实验结果表明,大孔树脂对目标污染物的吸附速率较快,在实验时间内即可达到吸附平衡。
- 吸附速率与温度呈正相关,温度越高,吸附速率越快。
3. 吸附等温线分析:- 吸附等温线实验结果表明,大孔树脂对目标污染物的吸附符合Langmuir吸附模型,说明吸附过程为单分子层吸附。
大孔吸附树脂研究现状肖俊钊(甘肃省兰州市兰州大学,兰州730000)摘要大孔吸附树脂是一类不含交换基团且有大孔结构的高分子吸附树脂,具有良好的大孔网状结构和较大的比表面积,可以有选择地通过物理吸附水溶液中的有机物,是20世纪60年代发展起来的新型有机高聚物吸附剂,已在环保、食品、医药等领域得到了广泛的应用。
本文总结了大孔吸附树脂的表征方法和应用研究情况。
关键词大孔吸附树脂研究大孔吸附树脂是一种不含交换基团,具有大孔结构的高分子吸附剂,其本身由于范德华力或氢键的作用具有吸附性;又因其具有网状结构和很高的比表面积而有筛选性能。
根据其骨架材料的不同可分为极性、中性和非极性3种类型。
非极性吸附树脂是由偶极距很小的单体聚合而得,不含任何功能基团,孔表的疏水性较强,可通过与小分子内的疏水部分的作用吸附溶液中的有机物,最适用于从极性溶剂(如水) 中吸附非极性物质。
中极性吸附树脂含有酯基,其表面兼有疏水和亲水部分,既可由极性溶剂中吸附非极性物质,也可以从非极性溶剂中吸附极性物质。
极性树脂含有酰胺基、氰基、酚羟基等含N、O、S 极性功能基,它们通过静电相互作用吸附极性物质。
根据树脂孔径、比表面积、树脂结构、极性差异,大孔吸附树脂又分为许多类型,且分离效果受被分离物极性、分子体积、溶液 p H值、树脂柱的清洗、洗脱液的种类等因素制约。
在实际应用中,要根据分离要求加以选择。
一、大孔吸附树脂物理参数表征1. 1 比表面积的测定比表面积是大孔吸附树脂性能的重要指标,在应用上有重要意义,从理论上讲,在孔径适宜的情况下,对具有相同孔隙率的树脂,其吸附量随比表面积的增大而增大。
由于有机键的运动与所处条件有关,所以除了高交联刚性骨架外,数据都与预处理及具体条件方法等有关且差别很大。
1. 1. 1 经典BET法该法以气体吸附为基础,根据吸附量和被吸附分子体积来计算吸附剂的表面积,需要在真空(0.13×104~0.13×106 kPa) 或低温(氮、氦等沸点-195~-190℃) 下进行吸附,计算各种平衡点的吸附量,利用 BET直线方程作图,推算比表面积。
静态吸附实验指导书一、实验目的1、了解吸附剂的吸附性能和吸附原理;2、掌握吸附等温线和吸附动力学方程。
二、实验水样与吸附剂实验水样采用一定浓度的自配有机物溶液(如浓度为25mg/L的亚甲基蓝溶液)。
选定某有机物之前首先需确定该有机物浓度的分析方法。
吸附剂为活性炭,有粉末、粒状和柱状等多种形式。
粉末活性炭的制备过程如下:吸附剂经磨细(一般采用通过0.1mm筛孔以下的粒径)、水洗后,分别配制成80目和200目,在110°C下干燥(烘干1小时)后备用。
三、实验原理活性炭的吸附能力以吸附量q e表示,如果在一定压力和温度条件下,用m克活性炭吸附溶液中的溶质,被吸附的溶质为x毫克,则单位重量的活性炭吸附溶质的数量q e即为吸附容量(吸附量)。
xV(C-C)q=—=0le mm式中:q e:活性炭吸附量,即单位重量的活性炭所吸附的物质重量,mg/g;x:被吸附物质重量,mg;m:活性炭投加量,g;V:水样体积,L;C0、C e:分别为吸附前原水及吸附平衡时污水中的物质浓度,mg/L。
q e的大小除了决定于活性炭的品种之外,还与被吸附物质的性质、浓度、水的温度pH值有关。
由吸附容量q e和平衡浓度C e的关系所绘出的曲线为吸附等温线,表示吸附等温线的公式为吸附等温式。
最常用的吸附等温式是朗格缪尔(Langmuir)模型和弗兰德利希(Freundich)模型。
Langmuir方程是假设吸附剂的表面是单一、开放的,且任一个吸附位点只能容纳一个被吸附离子,且所有吸附位点的吸附性能相同,故属于单分子层吸附模型。
当吸附剂表面的吸附位点达到饱和时,吸附剂的吸附量为最大值,在吸附剂表面上的各吸附位点间无被吸附离子的转移运动,且在体系达到平衡时,吸附与脱附速度是相等的。
Freundlich方程假设吸附剂表面的活性吸附位点的分布是不均匀的,吸附不受单层吸附的限制,可以用来描述不同体系的可逆吸附。
Lan g mUir:(l+b C e);"75快(线性表达式)(在坐标轴上,以1/q e(g/mg)为纵坐标,1/C e(L/mg)为横坐标,按静态吸附实验结果绘图,可得直线,纵坐标上的截距为q max值,斜率为b值。
大孔树脂吸附处理废水实验
大孔树脂吸附处理废水实验
■动态实验
1、先用纯水冲洗大孔树脂;
2、取100ml酸式滴定管一只,清洗干净,量取大孔树脂100ml,将树脂全部装
入滴定管中(滴定管末端加海绵,树脂装柱时注意振动,树脂填装要密实);
3、调节废水pH至4.0左右;
4、废水以每小时树脂体积2倍的流速自上而下通过树脂柱。
5、取树脂吸附出水测CODcr、NH3-N、TN、TP等需要的水质指标。
■静态实验
1、先用纯水冲洗大孔树脂;
2、量取大孔树脂100ml,将树脂全部装入250ml的锥形瓶中;
3、调节废水pH至4.0左右;
4、量取废水100ml,加入250ml的锥形瓶中,放在摇床上,反应30min;
5、取树脂吸附出水测CODcr、NH3-N、TN、TP等需要的水质指标。
⼤孔树脂吸附分离实验(仅供参考)实验⼆⼤孔树脂吸附分离实验⼀、实验⽬的1、了解⼤孔树脂的使⽤⽅法;2、掌握利⽤⼤孔树脂的静态和动态吸附分离操作;3、掌握⼤孔树脂的洗脱⽅法;4、学习吸附等温曲线、吸附动⼒学曲线和洗脱曲线的测定⽅法。
⼆、实验原理⼤孔树脂是⼀种具有⼤孔结构的有机⾼分⼦共聚体,是⼀类⼈⼯合成的有机⾼聚物吸附剂。
因其具多孔性结构⽽具筛选性,⼜通过表⾯吸附、表⾯电性或形成氢键⽽具吸附性。
⼀般为球形颗粒状,粒度多为20-60⽬。
⼤孔树脂有⾮极性(HPD-100,HPD-300,D-101,X-5,H103)、弱极性(AB-8,DA-201,HPD-400)、极性(NKA-9,S-8,HPD-500)之分。
⼤孔吸附树脂理化性质稳定,⼀般不溶于酸碱及有机溶媒,在⽔和有机溶剂中可以吸收溶剂⽽膨胀。
⼤孔树脂吸附技术以⼤孔吸附树脂为吸附剂,利⽤其对不同成分的选择性吸附和筛选作⽤,通过选⽤适宜的吸附和解吸条件借以分离、提纯某⼀或某⼀类有机化合物的技术。
吸附分离依据相似相容的原则,⼀般⾮极性树脂宜于从极性溶剂中吸附⾮极性有机物质,相反强极性树脂宜于从⾮极性溶剂中吸附极性溶质,⽽中等极性吸附树脂,不但能从⾮⽔介质中吸附极性物质,也能从极性溶液中吸附⾮极性物质。
⼤孔吸附树脂吸附技术⼴泛应⽤于制药及天然植物中活性成分如皂甙、黄酮、内脂、⽣物碱等⼤分⼦化合物的提取分离以及维⽣素和抗⽣素的提纯、化学制品的脱⾊、医院临床化验和中草药化学成分的研究等。
它具有吸附快,解吸率⾼、吸附容量⼤、洗脱率⾼、树脂再⽣简便等优点。
⼤孔树脂吸附分离操作步骤:(1)树脂的预处理⽬的是为了保证制剂最后⽤药安全。
树脂中含有残留的未聚合单体,致孔剂,分散剂和防腐剂对⼈体有害。
预处理的⽅法:⼄醇浸泡24h→⽤⼄醇洗⾄流出液与⽔1:5不浑浊→⽤⽔洗⾄⽆醇味→5%HCl通过树脂柱,浸泡2-4h→⽔洗⾄中性→2%NaOH通过树脂柱,浸泡2-4h→⽔洗⾄中性,备⽤。
大孔吸附树脂的原理大孔吸附树脂是一种在大孔中染色显著的吸附树脂,具有比普通树脂更强的吸附力。
它的原理主要是利用大孔内的表面、分子吸引力和丰富的位点,有效吸附、拦截、净化多种物质组分,因此被广泛应用于水处理、色谱分离、气体净化、抗药物成分分离以及降解等方面。
一、大孔吸附树脂的结构原理1、大孔结构:大孔吸附树脂具有大孔结构,其小孔细致变化大,拥有丰富孔隙结构,并具有多级表面电荷,形成更丰富的吸附中心。
2、分子吸引力:大孔吸附树脂的分子表面有许多吸引力增强剂,可以吸引、抑制、活化吸附物质的分子,使其聚集储存,增加其吸附效率。
3、多种位点:大孔吸附树脂拥有丰富的位点,分子吸附物可以以多种方式在不同位点上被微粒拦截,使其吸附效果更佳。
二、大孔吸附树脂的分类原理1、型号分类:大孔吸附树脂可以分为固定离子型、Boise-Axial型、键合类型、聚酰胺类型等。
各种型号的大孔吸附树脂具有不同的性质,可以根据物质的种类选择合适的类型。
2、吸附性能分类:大孔吸附树脂有很强的吸附性能,根据物质的气味、毒性、温度乃至有机物等性质进行分类。
三、大孔吸附树脂的应用原理1、水处理:大孔吸附树脂具有较强的吸附能力,可以有效净化水体中的有机物、无机物和重金属离子,以及悬浮颗粒物,从而达到水质净化的目的。
2、气体净化:大孔吸附树脂具有丰富的表面和孔隙结构,能够高效拦截和净化大量有毒物质,有效改善空气的质量,保护环境的健康。
3、降解物质:大孔吸附树脂在吸附物体的同时,也可以利用有机物的自身吸收和加热作用,将有害物质的有效成分去除掉,实现物质的降解处理。
4、色谱分离:大孔吸附树脂可以高效分离有机物重要位置上的物质,大大提高分离效率,具有良好的重复性和稳定性,可以更好地维持吸附效率。
四、大孔吸附树脂的特点1、丰富的表面:大孔吸附树脂具有丰富的表面、孔隙和内部结构,有效提升物质的吸附效率。
2、可控吸附:大孔吸附树脂可以可控地吸附物质,根据不同应用场景选择不同类型来实现净化、降解和色谱分离等效果。
邯郸学院化学系综合性、设计性实验报告题目大孔树脂对水中亚甲基蓝的静态吸附研究学生张哲宾 20120940011051王亚梦 20120940011050邢鹏 20120940011049指导教师胡俊平年级 2012级专业化学邯郸学院化学系2014年6月一、 仪器和药品 1、实验仪器:AUY120型电子分析天平(岛津国际贸易有限公司);SHA-B 恒温振荡器(国华企业);721分光光度计 2、实验试剂 :盐酸、氢氧化钠、乙醇、次甲基蓝实验试剂树脂型号 极性 含水量% 粒径范围/mm 厂家AB-8 弱极性 50~66 0.3~1.25 天津市光复精细化工研究所 D101 非极性 50~66 0.3~1.25天津市光复精细化工研究所 HPD500 沧州宝恩吸附材料科技有限公司 HPD450沧州宝恩吸附材料科技有限公司二、实验原理 1、吸附量的计算C 0:溶液中亚甲基蓝的起始浓度(mol/L); C e :溶液中亚甲基蓝的平衡浓度(mol/L); M :吸附剂质量(g ) V :溶液体积(L )q e :树脂平衡吸附量(mol/g ); 2、Langmuir 等温线模型1111e m m L eq q q K C =+• q m :最大饱和吸附量(mol/g ); q e :平衡吸附量(mol/g ); K L : Langmuir 平衡常数。
C e : 溶质的平衡浓度(mol/L);()o e e c c V q m-=1/q e ~ 1/C e 作图为直线,由直线斜率和截距求单分子层饱和吸附量q m 。
3、Freundlich 等温线模型e F e C n K q lg 1lg lg +=C e :溶液中溶质的平衡浓度; q e :树脂平衡吸附量; K F :Freundlich 平衡常数; N :经验常数。
lgq e ~ lgCe 作图为直线 4、大孔树脂比表面积测定=m A S q N A ••比S 比:比表面积q m :最大饱和吸附量(mol/g ); N A :阿佛加德罗常数,6.02×1023个/molA :吸附质比表面积,次甲基蓝A=1.52×10-18 m 2/个 5、吸附的动力学 (1)准一级模型:303.2/lg )lg(1t K q q q e t e -=-q t :不同时间吸附量;q e :平衡吸附量 lg(q e - q t ) ~ t 作图为直线 K 1为速率常数 (2)准二级模型:e 2e 2t t/q +)q 1/(K =t/qt/q t ~ t 作图为直线 K 2为速率常数实验数据作图,进行线性拟合,得到线性拟合相关系数和速率常数K ,判断吸附动力学模型。
大孔吸附树脂的原理及其在中草药研究中的应用进展一引言大孔吸附树脂是70年代以来发展起来的有机高聚物吸附剂,具有较好的吸附性能。
它的化学结构与离子交换树脂类似,区别在于后者可引人可进行离子交换的酸性或碱性基团。
它的吸附作用是通过表面吸附、表面电性或形成氢键。
多用于工业生产中,此外也用于临床化验以及作为气相色谱的载体。
目前在中草药化学成分的分离、富集中的应用越来越受到人们的重视,研究较前深入,本文综述了其分离特性及最新应用进展。
二大孔吸附树脂的性质及分离原理大孔吸附树脂多为白色的球状颗粒,粒度多为20~60目,通常分为非极性和极性两大类,根据极性大小还可分为弱极性、中等极性和强极性。
目前常用的为苯乙烯型和丙烯腈型,在树脂合成时根据需要引人极性基团则成为极性树脂从而增强吸附能力。
它的理化性质稳定,不溶于酸、碱及有机溶剂。
对有机物的选择性较好,不受无机盐类及强离子低分子化合物存在的影响。
大孔吸附树脂为吸附和筛选原理相结合的分离材料。
它的吸附性是由于范德华引力或生成氢键的结果。
筛选原理是由于其本身多孔性结构所决定。
由于吸附和筛选原理,有机化合物根据吸附力的不同及分子量的大小,在大孔吸附脂上经一定的溶剂洗脱而分开。
这使得有机化合物尤其是水溶性化合物的提纯得以大大简化。
大孔吸附树脂技术简单讲就是将中药复方煎煮液通过大孔树脂,吸附其中的有效成分,再经洗脱回收,除掉杂质的一种纯化精制方法。
根据药液成分的不同,提取的物质不同,选择不同型号的树脂。
吸附树脂,特别是非极性吸附树脂在吸附药液中的成分。
主要是物理结构(如比表面、孔径等)起作用,如用于甜菊糖提取,常用AB-8型,而中药分离提取以及抗生素的提纯常用X-5型,不同的树脂有不同的针对性。
其操作的基本程序大多是:中药提取液——通过大孔树脂——吸附上有效成分的树脂——洗脱——洗脱液——回收溶液——药液——干燥——半成品。
该技术目前已较广泛应用于中药新药的开发和中成药的生产中,主要用于分离和提纯过程。
26 吴建芬,等1茶多糖降血糖机制研究1浙江预防医学, 2003,15(9)∶1027 陆灏,等1黄连素对实验大鼠胰岛素抵抗的影响1辽宁中医学院学报,2002,4(4)∶25928 周丽斌,等1小檗碱对脂肪细胞葡萄糖转运的影响及其机制研究1中华内分泌代谢杂志,2003,19(6)∶47929 戚向阳,等1罗汉果提取物对糖尿病小鼠的降血糖作用1中国公共卫生,2003,19(10)∶122630 于健,等1葛根素对2型糖尿病病人胰岛素抵抗的影响1中国新药与临床杂志,2002,21(10)∶585(2004-10-27收稿)大孔吸附树脂的应用研究进展汪洪武 刘艳清(肇庆学院轻工化学系,广东肇庆526061) 摘要 大孔吸附树脂是一类新型高分子聚合物,它具有物理化学稳定性高、吸附选择性独物、不受无机物存在的影响、再生简便、解吸条件温和、使用周期长、宜于构成闭路循环、节省费用等诸多优点,广泛应用于各个领域,尤其是医药领域,具有良好的应用前景。
本文综述了大孔吸附树脂的基本原理及其在抗生素、生化药物、天然产物等领域的分离、纯化和中成药的制备与质量控制等研究领域中的进展情况。
关键词;研究;综述 大孔吸附树脂分离技术是20世纪60年代末发展起来的继离子交换树脂后的分离新技术之一。
何炳林〔1〕以“吸附与吸附树脂”为题,就国内外关于大孔吸附树脂的吸附作用、影响因素的研究,以及在环保、医药、轻纺等方面的应用和实验室工作作了较为系统的介绍。
随着对大孔吸附树脂研究的进一步加深,它的应用也越来越广泛,对于它的分离机理研究方面也逐步深入。
目前,大孔吸附树脂主要应用于环保、医药工业、化学工业、分析化学、临床鉴定等多个领域。
本文就大孔吸附树脂的基本原理及其研究的最新进展作一概述。
1 概述大孔吸附树脂是一类不含离子交换基团,具有大孔结构的高分子吸附剂。
理化性质稳定,不溶于酸、碱及有机溶媒,对有机物有浓缩、分离的作用,且不受无机盐类及强离子、低分子化合物的干扰。
3种树脂对水溶液中单宁吸附性能的比较研究
3种树脂对水溶液中单宁吸附性能的比较研究
通过静态吸附实验,研究了大孔吸附树脂NG-8、胺基化大孔吸附树脂NG-9和胺基化超高交联大孔吸附树脂NDA-99对水溶液中单宁的吸附行为特性.结果表明,3种树脂对单宁的吸附均符合Langmuir等温吸附方程,树脂对单宁的'吸附容量NG-9>NG-8>NDA-99;吸附过程符合准二级动力学方程,吸附速率常数NG-8>NG-9>NDA-99.树脂的孔结构与表面化学性质是影响树脂吸附性能的重要因素.
作者:孙越童建李爱民张全兴 SUN Yue TONG Jian LI Aimin ZHANG Quanxing 作者单位:孙越,SUN Yue(东南大学土木工程学院,南京,210096)
童建,TONG Jian(江苏省水文水资源勘测局,南京,210029)
李爱民,张全兴,LI Aimin,ZHANG Quanxing(污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京大学环境学院,南京,210093)
刊名:离子交换与吸附 ISTIC PKU 英文刊名: ION EXCHANGE AND ADSORPTION 年,卷(期): 2007 23(6) 分类号: O647.3 关键词:吸附树脂吸附单宁热力学动力学。
大孔树脂吸附饮用水中甲基蓝的研究引言水是生命之源,保障人们的健康饮水安全是当今全球各国面临的共同问题。
水中存在的有毒有害物质对人们的生命和健康构成威胁,甲基蓝就是其中之一。
目前,采用大孔树脂吸附饮用水中甲基蓝是一种经济、简单、高效的水处理方法。
一、背景介绍甲基蓝是一种应用广泛的染料,可以用作食品着色剂、药品生产中的指示剂以及显色剂等,但是进入水体后,会破坏自然生态平衡,同时还会威胁人类健康。
目前,饮用水中甲基蓝的检测标准为GB 5750-2006中,规定其浓度不得超过0.1毫克/升。
如果超过标准,会对人体造成危害,如引起胃肠道不适、神经系统疾病等症状。
二、大孔树脂吸附饮用水中甲基蓝原理大孔树脂是通过空隙率在50%以上,孔径在100~1000纳米之间的微孔介质。
其主要优点是比表面积大,具有高质量的吸附性能,不会受水质变化的影响,适合于饮用水中甲基蓝的去除。
大孔树脂吸附饮用水中甲基蓝的原理是利用材料之间的化学相互作用,物理吸附、化学吸附和静电吸附等来减少污染物的浓度。
三、大孔树脂的种类及特点大孔树脂的种类繁多,其中有固定相、凝胶相和交联相等。
不同类型的大孔树脂在吸附饮用水中甲基蓝时表现不同,如大孔凝胶树脂具有很高的吸附能力;大孔交联树脂具有很高的结构稳定性。
选择最适合的大孔树脂种类能够增强吸附效率和去除效果。
四、实验步骤1.样品预处理:提取饮用水中的甲基蓝;2.吸附树脂的制备:选择大孔树脂材料,制备吸附树脂;3.吸附实验:将吸附树脂和甲基蓝溶液混合,搅拌并适当调节温度、pH等条件,让树脂达到最佳吸附状态;4.树脂再生:将吸附后的树脂用去离子水清洗净,然后进行再生或退役处理。
五、实验结果分析实验结果表明,大孔树脂吸附饮用水中甲基蓝的效果非常好,能够将甲基蓝吸附到树脂表面上,使其浓度下降。
而实验吸附量随着温度的升高而降低,这是因为当温度上升时,甲基蓝颜料分子的热运动增加,活性位点的表面化学性质减弱从而导致吸附速率的下降。
树脂C基多孔炭对亚甲基蓝的吸附性能研究作者:刘文博汤春燕王南南范阳扬刘萌刘俊志赵呈茹高烨来源:《现代盐化工》2019年第03期摘; ;要:以价格低廉的树脂C基多孔炭为吸附剂,研究其对印染废水中亚甲基蓝的吸附作用。
探究了吸附条件与树脂C基活性炭对亚甲基蓝吸附性能的影响,明确最佳的吸附条件,实现树脂C基多孔炭对印染废水中亚甲基蓝的净化处理。
关键词:树脂C;多孔炭;吸附;条件;性能随着工业社会的发展,水体污染问题日益严峻,印染废水的水体污染问题显得尤为突出。
亚甲基蓝是印染废水中的主要污染物之一[1],是一种有毒物质,如果在水体中聚集一定剂量并且被人食用,则会引起心前区痛、恶心、眩晕、头痛、神志不清、腹痛等症状,并导致人体中毒。
目前,去除印染废水中的染料有很多方法,例如吸附法、膜分离法、凝聚法、电化学法、厌氧—好氧工艺等[2]。
吸附法是利用固体吸附剂对废水中的某些物质进行选择性的吸附,达到去除印染废水中污染物的目的。
吸附法有操作方式简单的优点[3],因此,吸附法在去除印染废水中染料的过程中备受欢迎。
多孔炭具有高的比表面积、发达的孔结构、良好的化学稳定性[4],是具有良好吸附性能的材料,因而被广泛应用于水体环境治理领域中。
1; ; 实验方法将一定量的树脂C基多孔炭投入到一定质量浓度的亚甲基蓝溶液中,在不同的吸附条件下,在恒温振荡器中震荡,测得吸附量q,探究树脂C多孔炭对亚甲基蓝吸附的最佳条件。
计算公式如下:q=(c0-c t)v/m其中,C0:亚甲基蓝的初始质量浓度(mg/L);C t:吸附t时间后亚甲基蓝质量浓度(mg/L);V:亚甲基蓝溶液的体积(L);m:多孔炭的质量(g);q:吸附t时间对亚甲基蓝的吸附量(mg/g)。
2; ; 结果与讨论2.1; 标准曲线的确定通过721分光光度计测量亚甲基蓝标准溶液的吸光度,从而确定溶液中亚甲基蓝的标准工作曲线。
标准曲线如图1所示,在0~10 mg/L内,亚甲基蓝溶液和其對应的吸光度具有一定的线性关系。
邯郸学院化学系综合性、设计性实验报告题目大孔树脂对水中亚甲基蓝的静态吸附研究学院:化学化工与材料学院专业:化学班级:化学本科学号:201209400110612012094001106220120940011063姓名:樊洁、王金财、李柏延、邯郸学院化学系2014年6月29日大孔树脂对水中次甲基蓝的静态吸附研究一、 仪器和药品 1、实验仪器:AUY120型电子分析天平(岛津国际贸易有限公司);SHA-B 恒温振荡器(国华企业);721分光光度计 2、实验试剂 :盐酸、氢氧化钠、乙醇、次甲基蓝实验试剂树脂型号 极性 含水量% 粒径范围/mm 厂家AB-8 弱极性 50~66 0.3~1.25 天津市光复精细化工研究所 D101 非极性50~66 0.3~1.25天津市光复精细化工研究所 HPD500 沧州宝恩吸附材料科技有限公司 HPD450沧州宝恩吸附材料科技有限公司二、实验原理 1、吸附量的计算C 0:溶液中亚甲基蓝的起始浓度(mol/L); C e :溶液中亚甲基蓝的平衡浓度(mol/L); M :吸附剂质量(g ) V :溶液体积(L )q e :树脂平衡吸附量(mol/g ); 2、Langmuir 等温线模型1111e m m L eq q q K C =+∙ q m :最大饱和吸附量(mol/g ); q e :平衡吸附量(mol/g ); K L : Langmuir 平衡常数。
()o e e c c V q m-=C e : 溶质的平衡浓度(mol/L);1/q e ~ 1/C e 作图为直线,由直线斜率和截距求单分子层饱和吸附量q m 。
3、Freundlich 等温线模型e F e C n K q lg 1lg lg +=C e :溶液中溶质的平衡浓度; q e :树脂平衡吸附量; K F :Freundlich 平衡常数; N :经验常数。
lgq e ~ lgCe 作图为直线 4、大孔树脂比表面积测定=m A S q N A ∙∙比S 比:比表面积q m :最大饱和吸附量(mol/g ); N A :阿佛加德罗常数,6.02×1023个/molA :吸附质比表面积,次甲基蓝A=1.52×10-18 m 2/个 5、吸附的动力学 (1)准一级模型:303.2/lg )lg(1t K q q q e t e -=-q t :不同时间吸附量;q e :平衡吸附量 lg(q e - q t ) ~ t 作图为直线 K 1为速率常数 (2)准二级模型:e 2e 2t t/q +)q 1/(K =t/qt/q t ~ t 作图为直线 K 2为速率常数实验数据作图,进行线性拟合,得到线性拟合相关系数和速率常数K ,判断吸附动力学模型。
三、实验步骤1、树脂的预处理首先取一定量的树脂,用乙醇浸泡24h,然后用湿法装柱。
装柱后先用蒸馏水洗至无醇,然后用5%的盐酸以2BV/h的速度淋洗树脂1h,之后用蒸馏水洗至中性,再用5%的氢氧化钠以2BV/h的速度淋洗树脂1h,之后再用蒸馏水洗至中性,最后将树脂抽滤,备用。
备注1:5%盐酸:浓盐酸质量分数为36%,密度为1.18g/mLBV/h:流速单位,柱体积/小时5%的盐酸,5%的氢氧化钠自己配250ml。
2、次甲基蓝标准曲线的绘制(1)准确称取0.25g左右亚甲基蓝用水稀释定容于500ml的容量瓶中,配成准确浓度亚甲基蓝溶液(单位:mol/L)。
(2)取20ml的该溶液定容在100ml的容量瓶中配制成亚甲基蓝储备液。
(3)准备然后5个100ml的容量瓶,向其中依次加入0.5ml、1ml、1.5ml、2ml、2.5ml亚甲基蓝储备液,配制成准确浓度的亚甲基蓝标准溶液。
(4)取3#液,以蒸馏水为空白溶液,用721分光光度计在600nm~700nm范围测定最大吸收波长。
(5)在最大吸收波长下测定5个标准溶液吸光度。
备注2:次甲基蓝摩尔质量 = 373.9 g/mol次甲基蓝最大吸收波长为660nm左右使用origin绘制标准曲线及其它曲线。
3、吸附平衡时间的确定(1)取240ml标准浓度亚甲基蓝溶液,加入160ml水,制得400ml亚甲基蓝溶液,通过测定吸光度,转化求得准确浓度。
(2)分别准确量取50ml上述溶液,放入6个100ml锥形瓶中,贴上标签编号。
分别称取6份准确质量相同的大孔树脂(约在0.1g左右),记录质量m(g)。
(3)调节恒温振荡器,温度控制在30℃。
(4)同时将树脂分别倒入相应锥形瓶中,并计时,然后马上放入恒温振荡器中震荡。
(5)测量不同时间时吸附溶液的浓度。
到指定时间时,马上拿出锥形瓶,倒出上层清液,然后通过准确稀释测定吸光度,转换成吸附溶液浓度。
取样时间:10,40,60,90,120,150min(6)确定吸附平衡时间。
备注3:由于次甲基蓝溶液浓度太大,测定吸光度之前要准确稀释,使吸光度范围在0.2--0.8之间,溶液浓度= 稀释倍数×测定浓度4、吸附等温方程式的测定(1)在100ml锥形瓶中按下表配制5份不同起始浓度的亚甲基蓝溶液,记录编号。
(2)每个锥形瓶中加入约0.1g准确浓度大孔树脂。
(3)放入恒温振荡器中,30℃震荡120min,达到吸附平衡。
(4)通过准确地稀释测定平衡液吸光度,计算吸附平衡浓度。
备注4:用移液管准确量取液体体积。
5、吸附动力学研究(1)准确称取0.15g左右亚甲基蓝用水稀释定容于500ml的容量瓶中,配成准确浓度亚甲基蓝溶液(单位:mol/L)。
(2)分别准确量取50ml上述溶液,放入7个100ml锥形瓶中,贴上标签编号。
分别称取7份准确质量相同的大孔树脂(约在0.1g左右),记录质量m(g)。
(3)调节恒温振荡器,温度控制在30℃。
(4)同时将树脂分别倒入相应锥形瓶中,并计时,然后马上放入恒温振荡器中震荡。
(5)测量不同时间时吸附溶液的浓度。
到指定时间时,马上拿出锥形瓶,倒出上层清液,然后通过准确稀释测定吸光度,转换成溶液浓度。
取样时间:10,20,30,40,50,60,120min 四、数据的记录和处理 1、次甲基蓝标准曲线的绘制 (1)由3#液数据,确定最大吸收波长0.080.100.120.140.160.180.200.220.240.260.28吸光度/A波长/λ最大吸收波长为668nm (2)次甲基蓝标准曲线的绘制以浓度(mol/L )为纵坐标,以吸光度A 为横坐标,绘制标准曲线,拟合线性方程,得到相关系数。
12345678C /(m o l /l ,10^(-6))吸光度/Ax y 21195.1615574.0+-=R=0.99839 , x =0.491时,y=7.80432745.则浓度为4108043.7-⨯mol/l 2、吸附平衡曲线的绘制以吸附量为纵坐标,时间为横坐标,绘制30℃吸附量与时间曲线,确定吸附平衡时间。
吸附平衡曲线绘制2468吸附量/(10^(-5)(m o l /g ))t/min分析得出平衡时间为120min 。
3、吸附等温方程的确定分别以1/q e ~ 1/C e 作图,以lgq e ~ lgCe 作图,判断吸附情况,如果符合Langmuir 吸附等温方程,计算单分子层饱和吸附量q m ,并进一步计算吸附剂比表面积。
1/q e~1/C e0.160.180.200.220.240.261/q e (10^-5)1/C e (10^3)xy 018.017089.0+=lgq e ~ lgCex y 71368.012388.1+-=4、吸附动力学研究分别以lg(q e - q t ) ~ t 作图,以t/q t ~ t 作图,判断动力学模型,计算速率常-4.4-4.2-4.0-3.8-3.6-3.4-3.2-3.0l g q elgCe数。
lg(q e - q t )~t-4.50-4.48-4.46-4.44-4.42-4.40-4.38-4.36-4.34l g (q e - q t )t/minx y 00188.038938.4--=准一级方程:lg(q e -q t )=lgq e -K 1t/2.303从图中可以lg(q e -q t )与时间t 基本成线性关系,且是负相关。
t/q t ~t2468101214t /q t (10^5)t/minx 11519.052372.1y +=从图中可以t/q t 与时间t 基本成线性关系,且为正相关,相关系数R=0.95875。
综上可知,准符合吸附动力学模型。
说明实验中大孔树脂的吸附动力学方程均不是十分符合准一、二级模型,可能是由于实验过程中测量误差造成的。
相比较而言,更贴近准二级模型。
七、反思与讨论1、实验数据中部分吸光度有波动,一部分原因是721分光光度计长时间开机待用,导致光源照射不稳定,测定有偏差。
若长时间不用,应关闭电源。
2、在移取溶液过程中,使用精确度较低的仪器导致浓度测定有误差。
3、使用SHA-B 恒温振荡器振荡溶液不能保证恒温,而且大孔树脂与次甲基蓝不能充分接触,吸附效果不佳。