离子交换法脱除HPP-SO2吸收体系中SO42-的研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haojianhong
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以含高浓度S042-的HPP (N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪)脱硫胺液为研究对象,采用静态法和动态法,筛选出A222型离子交换树脂用来脱除热稳定性盐阴离子,并研究A222型树脂的脱盐稳定性及再生性,用分析表征手段研究A222树脂对水溶液中HPP和SO42-的交换过程,优化离子交换的工艺条件,考察了F-、Cl-、NO3-的存在对SO42-交换的影响,从热力学、动力学角度对离子交换传质理论进行了分析。通过对6种树脂在交换性能、再生能力、树脂浸渍稳定性的比较,筛选出A222强碱Ⅱ型性苯乙烯系凝胶型离子交换树脂,在HPP溶液中对S042.的交换量为139.5 mg·g-1,理论动态交换量可达196.9 mg·g-1,能够高效脱除S042-的同时,对HPP几乎无吸附,且长时间使用后树脂机械强度和交换性能比较稳定。用FTIR、TG、SEM、BET手段表征了A222树脂在HPP-SO42-的作用过程,表明树脂能通过物理作用吸附微量HPP,与SO42-间有化学键的生成。在最优交换工艺条件——即50℃水浴震荡120 min、HPP为0.5mol·L-1、SO42-为0.3 mol·L-1、pH值5.1、固液比80 g·L-1时,A222树脂对SO2-的平衡交换量为163.6mg·g-1。用4%NaOH溶液作再生剂,在3 ml·min-1的流速下动态淋洗2h,A222树脂的再生率可达到99%以上,循环使用10次过程中,树脂的再生率均保持在在95%以上。A222树脂对4种离子的选择性大小为:SO42->NO3->Cl->F-; Freundlich能较好的拟合A222树脂在HPP溶液中对S042-的交换规律,等温交换特征常数n>1,表明SO42-在树脂表面易于被吸附。在低浓度HPP水溶液中,SO42-在A222树脂上的交换过程是自发(△G<O)、吸热(AH>O)、熵增(AS>O)的过程。动力学研究表明,A222树脂对SO42-的交换过程近似准二级反应,颗粒扩散是离子交换过程的主要速率控制步骤;可由颗粒扩散的表观速率常数计算得表观活化能Ea为1.274 kJ·mol-1。
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