外界环境对弱碱性阴离子树脂吸附游离酸的影响

外界环境对弱碱性阴离子树脂吸附游离酸的影响 外界环境对弱碱性阴离子树脂吸附游离酸 的影响 第26卷第3崩 2001年9月 r州化学 (;uangr,houChemistry N,I, ,【20t3I 文章编号:1009—220X(2o0I)03—003l04 外界环境对弱碱性阴离子树脂吸附游离酸的影响 陈任宏陈炳稳赵桂兰 (1广东省医药学校.广州510520) (2.华南师范大学化学系,广州51063I) 摘要:利用电导实驻技术跟踪弱碱性阴离子树脂吸附低浓度游离酸的 行为研究了外加盐和酵等舟质对吸附的影响宴验结果明弱碱性 离子柑脂吸附低浓度游离酸.其吸附速率髓外加盐和醇的增加而减小 关键词:弱碱性明离子树脂;介质;吸附;游离酸 中围分类号:06473文献标识码:A' 若持提纯物质为酸性溶液,按传统的方法采用碱中和游离酸工艺将溶液捐节到中性 会增加电解质的含量一为克服这一缺点,可利用弱碱性阴离子树脂中活性基团(一NH2j 吸附溶液中的游离酸J.然而,影响吸附过程的因素是多方面的,在固一液吸附体系 中,被吸附物质,外界环境等因素制约着树脂的吸附性能及丹离效率一文献.只讨 论不同类型酸及活性基团含量对吸附的影响,但在工业化生产中往往存在各种外界环 境(如盐,有机溶剂等)的吸附体系本文以弱碱性阴离子树脂(D3)为吸附剂,利用电 导实验技术,跟踪弱碱性阴离子树脂吸附低浓度游离酸的行为,研究外加盐和醇等介质 对吸附的影响,为设计丹离提纯食品,药物的最佳生产工艺流程提供理论根据 1实驻部分 1.1材料与仪器 D弱碱性阴离子树脂由杭州净光化工集团公司提供(质量全交换量6.5nlmol/g) 选用粒度为045,065mm的树脂,树脂依次用2tool/LNaOH,H2O,1mol/LNaCtH20 在柱中淋洗,滤干,并置于装有饱和NaCI溶液的干燥器中平衡至恒重,备用实验所用 试剂皆为纯.85—2型恒温磁力搅拌器(上海司乐仪器厂),DDS—II型电导率仪 (上海第二仪器厂),vT—lO信号处理仪(南京师范大学)及IBM—PC,486计算机相连 接组成CACE测量系统对实验数据进行自动采集,储存,处理 1.2实验方法13 在l0omL烧杯中加人待测样品50mL,置放于恒温磁力搅拌器中的水浴锅内.将电 极浸入持测样品中,启动磁力搅拌转子,恒定所需的温度,加入已称重的D螂弱碱性阴 离子树脂,开动CACE测量系统.自动采集,记录时间时的电导值 收稿日期:2000一J)一? 州皑{c,在 13吸附分率和固一液界面吸附的动力学方程 吸附分率可用卜式计算:=(GoGG0,式中c0为吸附起始时自0t 导值,为时闻f时的电导值一 按照庄国顺等的假设,固一液界面的吸附反应为: +AR—;一[AE~t]h 设该反应为整个吸附过程速率的决定步骤,且遵循单分子层吸拊机制.从质量作用定律 出发,从理论上导出已得到实验验证的利用电导法研究固一液界面哦f;fj的动力 学 程l|. /l=M^Hl/k+/nI. 如果实验结果满足式(1),则以/a对作图应得直线一直线的截距和斜率舒J 为k和n,k为表现吸附速率常数表证吸附过程快慢,(Ir为吸附平衡时被0技附物:啦 附质)的吸附分率村为活性基团的相对舒子质量,勾吸附体系体积 2结果与讨论 2.J外加盐对吸附的影响 实验条件:30?0.2?恒温,吸附剂为弱碱性阴离子树脂0100g,吸附质1IcI婊爱 8.620X10,mol/L,吸附环境是在二元体系(HCI+H,O)加人5种不同的NaCI介质cNa(】 离子浓度:C1=0.004mol/L,C2=0008mol/LC=0012mol/I,C4=00I6null/【l C=0020tool/L)中进行的实验结果作图得到吸附分率与时间的动力学曲线 图1)从图1可看出,电导值的变化是由于弱碱性阴离子树脂中活性基团(一NH,j吸 附盐酸所致,整十吸附过程可用下列反应式表示: R—Nit:+HCI一R—NH2'HC C1 C2 已 C{ C, /nlf 图1吸附分率..与时间f的动力学曲线图2f?与{的关系 H强I中发现.雕:外JJ[INC1离子浓发的增大斌阴离子斜脂吸附游离盐藏 速率明显降低这是由了NaCI离r旅鹱的逐靳增夫,吸甜质一溶剂的相互作用琏街 第3期陈仃嚣掣抖环境碱离r脂啦融井离甑朗响3^ 增强.造垭溶渣介电常数降低',^jj附质离子迁移速度减慢园而碱性离jI蛭 m游离盐酸的建牢睫着下降l吸附舒率日问』的关系转化为棚一直日点I生 t.与t的是糸.j导到2所的直线.各直线均能喊童好的线性羌系.?疋长哉 挪在o998上从闰2町看出.吏验结果满足式l1).说明在二元体系』JII^:l彳r 成为二元体系lHCI+HO+af:I)中.弱碱性阴离子树脂啦附游离盐酸的行匀嗖储一 液界面吸附动力学方程(I的规罐.按单,}子层机制进行吸附 2.2外加醇对吸附的影响 12.1三元(Hcl+}{^(1+(HO")吸附体系 实验条件:3002?恒温.吸附剂'J-a弱碱性阴离子耐脂0200g,吸附质IICI浓l要 03I×10n1o】,,.暖附环境是在元(ttCl+H,(J+巴OH)体系中进行,丘出峻删, 率.与科fBlf的_,j学曲线,用式lI1处理数据,得出不同介质环境中表观吸附违每常 数【k),列于表】fi-_I元设附嫜系中.随着外加乙醇加凡量的增加.其体系的介电案数 随着降低从表I实验绪果【可看出.随着吸酣悼系外加乙醇量的增加.其表观吸附速 率常数(kJ随着降低,这说明,吸l埘体系的介电常数翩约若吸附的速率,这与j生峨卧 体系外加Nafl造成溶液介电常数降低吸附质离子迁移速度下降的结论致 表1三元吸附体系豹实验结果 22.2四元(HCI+H2O+NaCI+c2HOn)吸附体系 图3的实验条件为30?02?恒温,吸附3为弱碱性阴离子树脂0.100g,吸附质 HCI浓度8.620×10m0I/L,吸甜环境为介质0.008m0I/LNaCI和4种不同的C}{1)】】 溶液lg/mL):a一10曙,b一20%,c一30%d一40%的实验结果 从圈3吸附舒率o与时li3】,的的动力学睦线可看出,随着外加乙醇量的增加,弱碱 性阴离子衬脂吸游离盐簸的速率明甚降低一吸附体系中,由于水与乙醇之I'uj的氧键 作用,使水分子之}徘列熏为有序,水分子的转动受到阻碍,不能随外电场而取定向 【I 而溶液介电常数降低导致-个带相反电荷的质点(H与tl一)问的静电引h增大他 其迁移速度减慢,造是造成弱碱性阴离子树脂吸附游离盐酸速率降低的原因之此 外,随着溶液介电常数融小,吸跗质与溶剂之间相互作用加强,导致哦附剂一峻f;f_f『_=矗 相互作用减弱,这是制约弱碱性阴离lf耐脂吸附游离盐酸速率降低的另一王要豫 国因而,随着外加己醇量的增加,弱碱性胡离子树脂吸附游离盐酸童牢逐渐降 低一从图4?看-各浓度一Ft/..与f的关系存在良好的线性关系,其相美系数皆 于0.996,兑叼庄元件j^c:OH成为四无体系(HCI+H20+NaC1+C()l1]巾 弱碱性阴离J:附脂吸附低浓度游离盐酸的过程也是遵循单分于层机制进行的与之 甑报道0徘致 l/『lIln 圈3吸跗分率与时间l的动力学曲线 3结论 举世 圈4l/a.与f的关系 (1)弱碱性阴离子树脂吸附低浓度游离盐酸,其吸附速率随着外加氯化钠或乙醇的 增加而减小一 (2)无论在三元体系(HCI+H2O+NaCI),还是四元体系(HCI+H2O+NaCI+ C2H5OH)中,弱碱性阴离子树脂吸附低浓度游离盐酸的过程是寝循单分子层机制进行 吸附的, 参考文献 l万春华.陈炳稔电导法研究固一液界面的吸附:13?树脂吸附低浓度游离酸的为 广州化工.1999,27(2):36 2陈炳稔,林志勇,胡健堂等中国化学会第三届全国水处理化学讨论会集武汉, 1995:62,63 3陈炳稔,肖信,李国明.电化法研究壳聚糖树脂与游离酸的相互作用离子交换与吸 附,1998,l4(2):133 4陈炳稔,何广平,凌莫育介质对可再生甲壳素吸附游离酸的影响应用化学,l997, l4(6):75 5陈炳稔,何广平,刘小珠.两性树脂和可再生甲壳素吸附稀游离强酸时吸附剂一吸 附 质相互作用能的测定.化学通报,1998,(10):l3 6庄国顺,陈松,艾宏韬化学,1984,42:1085 7黄子卿.电解质溶液理论导论,北京:北京科学出版社,l983:53 8陈炳弥着可再生甲壳质的吸附特性研究广州:华南理工大学出版社.】998 9陈炳硷.钟荣.陈任宏.中国化学会第八届全国脏体与界面化学学壮会议论文巢. 缅 卅1,1999:9一】0 (下转43页; 第3髑惠求成:GM3018脱琉刑在LPG探度脱琉中的开发和应用43 DevelopmentandApplicationofGM3018Purifying MaterialSpongeonCompleteDesulphurizationofLPG HUIDong—cheng tConstructionConsultingCompanyofGE'TDD,Guangzhou5t0730.China) AbsU'act:GM3018puri~ingmaterialspongecancatalysetheinorganicsulfurinra"gasinto puresulfur.whichwillsinkinthepurifyingmaterialsponge. Theorganicsulfurinrawgasshall becatalysedintosulfurandvitriol,whichwillalsosinkinthepurifyingmaterialsponge.The resultofdesulphurizationdependsonthechangeofsulfurThepu研 ngmaterialsulfurneedsto hareplacedregularlyandthereplacedpurifyingmaterial'spongeneedstobemtrievedand disposed. Keywords:puri~ingmaterialsponge;LPG;desulphunzation (上楼34页) EffectofOutsideEnvironmentonAdsorption ofFreeAcidbyWeakBaseAnionResin CHENRen—hang',CHENBing—ren,ZHAOGu—Itm (【CngdongMedicalSohm,[,Guangzhou510520.China) (2Oepa~nmnlofChemislry.SouthChinaNormalUnlversiiy.Guangzhou510631.China Abstract:Theadsorptionoffreeacidwithweakbaseanionresinwasfollowedhe]eetri( conductancemathodTheeffectofthe.extra—addingNaC1andC2H5OHonadsorptionwas studied.Theexperimentalresultsshowthattheadsorptionritedecreaseswiththeincreaseofthe extra—addingNaCIandc2nsOH, Keywords:weakbaseanionresin;medium;adsorption;freeacid