聚丙烯型大孔树脂对水中油脂的吸附性能研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 第２９卷　第３期　Ｖｏ１．２９　Ｎｏ．３　西南师范大学学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｃｈｉｎａ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　２００４年６月　Ｊｕｎ．　２００４　文章编号：１０００—５４７１（２ＯＯ４）０３—０４１１—０４　聚丙烯型大孔树脂对水中油脂的吸附性能研究　殷钟意，　郑旭煦，　向夕品，　常　青，　李艺林　重庆工商大学环境与生物工程学院，重庆４０００３３　摘要：研究了聚丙烯型大孔树脂对水中油脂的吸附性能．结果表明：聚丙烯型大孔树脂对水中油脂的吸附以分子　吸附形式进行，室温下饱和吸附量（干树脂）可达２８　０　ｇ·ｇ～，吸附等温线符合Ｉ．ａｎｇｍｕｉｒ等温方程；该树脂在适宜的　填充密度和废水流速下，吸油率为８９．５％，ＣＯＤｃ　去除率为９６．８％，树脂可再生利用，提示聚丙烯型大孔树脂对水　中油脂有较好的吸附性能．　关键词：聚丙烯；大孔树脂；吸附；油脂　中图分类号：Ｘ７９９．３　文献标识码：Ａ　餐饮废水是指由餐饮业排放的未经处理的废水．其成分复杂，有机物含量高，主要成分为食物纤维、　淀粉、脂肪、动植物油、各种佐料、洗涤剂和蛋白质等．目前，国内外餐饮废水处理方法ｕ　】通常有物理方　法（聚集式油分离法、陶瓷膜处理法、混凝沉降法等）和生物方法（生物膜反应器法、ＳＢＲ法、生物接触氧化　法等）．其中，混凝沉降法因工艺简单、操作方便、占地面积小、耗电量小、便于推广应用等优点而备受广　大研究者们【３　】关注，但餐饮废水中含有一定量的油，采用混凝沉降法处理，需加入破乳剂进行破乳，这　样既增加了原材料消耗，又不能有效回收废油脂；而生物法运行费用较高，生物膜反应器法还存在膜组件　经过长期运行后的防阻塞清洗和恢复等技术问题．为了找到一种既经济实用、又能回收利用餐饮废水中废　弃资源的方法，本研究探讨了聚丙烯型大孔树脂对水中油脂的吸附性能，以期应用于餐饮废水油脂的回收　处理．　１实验仪器、试剂与方法　１．１仪器与试剂　电光天平，搅拌器，真空泵，索氏提取器，蒸馏装置，小型水泵，转子流量计等．　自制聚丙烯型大孔树脂（ＫＹＫＹ１０００一Ｂ扫描电镜测定孔径为６００—３　０００　ｎｍ，呈蜂窝状多孔立体结　构）Ｌ　８ｌ，丙酮（工业纯）．　１．２实验方法　１．２．１含油废水配制　取适量的食用油于一定量的水中，高速搅拌１　ｈ，然后静置２４　ｈ，取下层乳浊液作为含油废水．并用酸　水解法［　】测定含油量，备用．　１．２．２平衡吸附时间的测定　准确称量２．０００　ｇ树脂，共９份，分别置于盛有１５０　ｍＬ、油脂浓度为４６　３００　ｍｇ／Ｌ的含油废水的锥形瓶　收稿日期：２００３—１０—２０　基金项目：重庆市教委２００２年科研基金资助项目；重庆市科委２００２年科技项目　作者简介：殷钟意（１９６６一）．男．重庆人．实验师．主要从事应用化学和环境化学研究　维普资讯 http://www.cqvip.com ４１２　西南师范大学学报（自然科学版）　第２９卷　中，在相同搅拌速度下搅拌不同的时间；测定废水含油浓度，计算树脂的吸油率ｑ；作ｑ—ｆ关系曲线，确定　平衡吸附时间．　１．２．３吸附等温线的测定　准确称量一系列不同重量的树脂，分别置于盛有５００　ｍＬ、油脂浓度为５１　４１０　ｍｓ／Ｌ的含油废水的锥形　瓶中，在室温和恒定搅拌速度下搅拌达到平衡；测定废水平衡浓度ｃ，计算树脂的吸油率ｑ，作ｑ—ｃ图，得　吸附等温线．　１．２．４树脂重复使用效果测定　准确称量１．０００　ｇ树脂，按１．２．３方法测定吸油率ｑ；用丙酮提取树脂中的废油脂，脱除油脂后的树脂　重复上述实验，测定吸油率；作吸油率与吸油次数ｎ关系曲线．含油脂的丙酮溶液经蒸馏回收丙酮，重复　使用．　１．２．５流动柱实验　在玻璃柱（舛２　ｒａｉｎＸ　２　ｒａｉｎ，Ｈ＝６００　ｍｍ），填充一定密度（１．７５　ｘ　１０　ｋｓ／ｍ　）的聚丙烯型大孔树脂，用小　型水泵将含油废水打入吸附柱，并用流量计计量．测定不同流量下废水进柱前后的含油量和ＣＯＤｃｒ（采取　ＧＢ１１９１４—８９方法测定），计算吸油率和ＣＯＤｃ　去除率．　２结果与讨论　２．１平衡吸附时间的确定　图１示出搅拌时间对聚丙烯型大孔树脂吸油　率的影响．图１表明，聚丙烯型大孔树脂的吸油　率随着搅拌时间的增加而增大；但当搅拌时间达　到３０　ｍｉｎ后，吸油率增加幅度变小；当搅拌时间　达到６０　ｍｉｎ后，吸油率几乎不变，趋于平衡，搅　拌时间过长，吸油率增加不明显，且能耗太大．　综合考虑吸附效果和经济性，确定实验条件下的　图１　ｑ—ｔ关系曲线　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　Ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｅｔｗｅｅｎ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｒａｔｅ　ａｎｄ　Ｓｔｉｒｒｉｎｇ　ｔｉｍｅ　平衡吸附时间为６０　ｍｉｎ．　２．２等温吸附方程　室温下，测定不同重量树脂在同种浓度含油　废水中搅拌６０　ｍｉｎ的吸附效果，结果见图２．图２曲线为聚丙烯型大孔树脂对水中油脂的吸附等温线，符合　Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附等温关系，线性相关系数Ｒ＝０．９９６　４．１／ｑ一１／ｃ关系图为一直线（图３），直线方程为１／ｑ＝　２．０２６　９／ｃ＋０．３５７　３，线性相关系数Ｒ＝０．９９４　５，说明聚丙烯型大孔树脂对水中油脂的吸附可以用单分子层　吸附理论解释．根据Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附等温方程１／ｑ＝１／ｑ　ｋｃ＋１／ｑ　计算饱和吸附量（干树脂）ｑ　为２．８０　ｇ／ｇ．　０　８　０．６　０　４　０．２　０　０　０，Ｏ５　Ｏ，１　Ｏ．１５　平衡浓度ｃ／ｇ·Ｌ　图２大孔树脂对水中油脂的吸附等温线　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｉｓｏｔｈｅｒｍ　Ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　Ｇｒｅａｓｅ　ｂｙ　ｔｈｅ　Ｒｅｓｉｎ　图３　１／ｑ一１／ｃ关系曲线　Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　Ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｅｔｗｅｅｎ　１／ｑ　ａｎｄ　１／Ｃ　维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期　殷钟意，等：聚丙烯型大孔树脂对水中油脂的吸附性能研究２　８　４１３　２．３树脂再生利用效果　吸油率一吸油次数ｎ的关系曲线如图４所示．　由图４可见，虽然回收树脂的吸油率不及新鲜树　２　７５　７＾　脂，但它们的吸油率仍然较高（在新鲜树脂吸油率　的９０％以上），且随着重复利用次数的增加，树脂　吸油率降低幅度逐渐减小，以至趋于平稳，提示聚　丙烯型大孑Ｌ树脂可以再生使用．　２。４流动柱吸附实验　２．４．１废水流速的影响　２．６　…　０　１　２　３　４　５　６　ｎ／次　图４　大孔树脂吸油率一吸油次数关系图　Ｆｉｇ．４　Ｔｈｅ　Ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｒｅｍｏｖｉｎｇ　Ｒａｔｅ　ｏｆ　Ｇｒｅａｓｅ　ａｎｄ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｔｉｍｅｓ　在不同流量下，聚丙烯型大孑Ｌ树脂对水中油　脂和ＣＯＤｃ　的处理效果见表１．　表１流速对吸附效果的影响　Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｈｅ　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｏｆ　Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｆｌｏｗ　实验结果显示，采用流动柱处理含油废水，当废水流量为３　Ｌ／ｈ时，油脂和ＣＯＤｃ　去除率最高。分别达　到８９．５％和９６．８％．流速增加有利于微小油珠的碰撞和小油珠与大孑Ｌ树脂的接触，可以提高油脂和ＣＯＤｃｔ　去除率；但流速过大，一方面废水在柱中停留肘间过短，另一方面废水上升速度大于微小油珠沉降速度，　导致微小油珠带出，降低了油脂和ＣＯＤ　：　去除率．　２、４．２　实际餐饮废水的应用　采取废水流量为３　Ｌ／ｈ的条件处理实际餐饮废水，结果显示，当餐饮废水油脂含量为ｌ　６２０　ｍｇ／Ｌ，　ＣＯＤｃ　浓度为４０　４９１　ｍｇ／Ｌ时，经聚丙烯型大孑Ｌ树脂一级处理后，废油脂去除率为７０．４％。ＣＯＤｃ　去除率为　８６．８％．由此可见，该树脂对实际餐饮废水有较好的处理效果，餐饮废水中除油脂以外的其它成分也同时　被去除．　３　结　论　自制的聚丙烯型大孑Ｌ树脂以单分子层方式吸附水中油脂，室温下饱和吸附量（干树脂）达２．８０　ｇ／ｇ，吸　附等温线符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温方程；树脂可用丙酮再生后重复利用．流动柱实验表明，在树脂填充密度为　１、７５×１０　ｋｇ／ｍ　的玻璃柱（　２　ｎｌ／ｎ×２　ｎｌ／ｎ，Ｈ＝６００　ｍｍ）中，当废水流量为３　Ｌ／ｈ时，聚丙烯型大孔树脂吸　油率达到８９．５％，ＣＯＤｃ　去除率达到９６．８％，提示该树脂能够有效回收水中油脂，在泔水废油脂回收处理方　面有一定的参考应用价值．　参考文献：　［１］金江，陈悦，吴桢．陶瓷膜处理餐饮废水的膜化学清洗再生［Ｊ］．南京化工大学学报，２０００，２２（Ｉ）：６７—７Ｏ　［２］范立梅．餐饮废水生物处理试验［Ｊ］．环境污染与防治．２０００，２２（２）：１２—１４．　［３］　吕向红．酒店废水混凝过滤处理工艺［Ｊ］．环境污染治理技术与设备，２００１，２（１）：８ｌ一８３．　［４］　王乃芝，苏永勃．餐饮废水治理方法研究［Ｊ］．环境保护科学．２０００，２６：１０—１２．　［５］　张秀娟，苏永渤，张郁明．餐饮废水处理方法研究［Ｊ］．工业用水与废水，１９９９，３０（４）：２３—２４．　维普资讯 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４１４　［６］　高运川，于金莲，朱西南师范大学学报（自然科学版）　第２９卷　玲　餐饮业含油废水工程处理方法研究［Ｊ］，上海师范大学学报，１９９９，２８（２）：９３—９５．　［７］　于金莲，高运川．餐饮废水的混凝处理研究［Ｊ］，上海师范大学学报，１９９８，２７（３）：７６—８０．　［８］　郑旭煦，殷钟意，唐金晶，等，聚丙烯加热改性制备大孑Ｌ树脂工艺及应用研究［Ｊ］　化学研究与应用，２００３，１５（５）：８６８　８７０．　［９］　卤长豪．食品理化检验学［Ｍ］．北京：人民卫生出版社．１９９８．　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｐｒｏｐｌｙｅｎｅ　Ｍａｃｒｏ　Ｐｏｒｏｕｓ　Ｒｅｓｉｎ　ｆｏｒ　Ｇｒｅａｓｅ　ｆｒｏｍ　Ｗａｔｅｒ　ＹＩＮ　Ｚｈｏｎｇ—Ｙｉ，　ＺＨＥＮＧ　Ｘｕ—Ｘｕ，ＸＩＡＮＧ　Ｘｉ—Ｐｉｎ，　ＣＨＡＮＧ　Ｑｉｎｇ，ＬＩ　Ｙｉ—Ｌｉｎ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄＢｉｏｌｏｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄＢｕｓｉｎｅｓｓ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０００３３．Ｃｈ／ｎａ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｏｆ　ｐｏｌｙｐｒｏｐｌｙｅｎｅ　ｍａｃｒｏ　ｐｏｒｏｕｓ　ｒｅｓｉｎ　ｆｏｒ　ｇｒｅａｓｅ　ｆｒｏｍ　ｗａｔｅｒ　ｗａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｇｒｅａｓｅ　Ｗａｓ　ａｄｓｏｒｂｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｐｏｌｙｐｒｏｐｌｙｅｎｅ　ｍａｃｒｏ　ｐｏｒｏｕｓ　ｒｅｓｉｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓａｔｕｒａｔｅｄ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｃａｐａｃｉｔｙ　Ｗａｓ　２．８０　ｇ／ｇ　ｄｒｙ　ｒｅｓｉｎ，ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｉｓｏｔｈｅｒｍ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｇｒｅａｓｅ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｒｅｓｉｎ　Ｗａｓ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｄ　ｔｏ　Ｌａｎｇｍｕｉｒ　ｅｑｕａｔｉｏｎ．Ａｄｄｉ．　ｔｉｏｎａｌｌｙ，ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｉｎ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｓｐｅｅｄ　ｏｆ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｗｅｒｅ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ。ｔｈｅ　ｒｅｍｏｖｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｇｒｅａｓｅ　ｗ　ｕｐ　ｔｏ　８９．５％ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｍｏｖｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ＣＯＤｃｒ　Ｗａｓ　ｕｐ　ｔｏ　９６．８％，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｉｎ　Ｗａｓ　ｃａｐａｂｌｅ　ｏｆ　ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ　ｒｅｐｅａｔｄｌｅｙ．　Ｐｏｌｙｐｒｏｐｌｙｅｎｅ　ｎ＇ｌａｃｒｏ　ｐｏｒｏｕｓ　ｒｅｓｉｎ　ｈａｓ　ｇｏｏｄ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｇｒｅａｓｅ　ｆｒｏｍ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ；ｍａｃｒｏ　ｐｏｒｏｕｓ　ｒｅｓｉｎ；ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｇｒｅａｓｅ　责任编辑潘春燕