大孔吸附樹脂在環境中的應用研究

胡建國，朱根華，嚴志宏，袁　恩，熊耀坤

（江西中醫藥大學，江西　南昌　330004）

大孔吸附樹脂在環境中的應用研究

胡建國，朱根華，嚴志宏，袁恩，熊耀坤

（江西中醫藥大學，江西南昌330004）

大孔吸附樹脂是近幾十年發展起來的一種具有多孔立體結構的聚合物吸附劑。因其具有穩定的理化性質、大的比表面積、高的吸附容量、好的選擇性以及快的吸附速度等特點，已被廣泛應用于各個領域，尤其是在環境方面，具有潛在的應用前景。本文主要綜述了大孔吸附樹脂的特性、分類和吸附機理，以及其應用在廢水處理、廢氣吸收、農藥吸附和重金屬離子吸附等環境領域的研究進展。

大孔吸附樹脂；吸附；環境；應用

近年來，由于傳統吸附劑如活性炭，活性褐煤、石英砂、粘土和沸石等常規的吸附材料大多存在吸附容量低、再生性能和選擇性差的缺點和不足，嚴重阻礙了其在工業上進一步推廣應用［1,2］。然而，隨著功能高分子材料的迅猛發展，大孔吸附樹脂作為一種新型吸附材料引起了廣泛關注，其相關的合成和功能化也在深入地研究［3］。其作為一種有效的廣泛用于吸附凈化水質的吸附劑，有著較高的吸附量、比表面積和穩定的化學結構。大孔吸附樹脂的主要優勢之一就是相比其他的吸附劑可重復利用，在環境污染控制，特別是難降解有機廢水處理的環境方面具有重要的應用，此外也廣泛應用于醫藥、化工、分析化學、臨床鑒定、工業脫色、環境保護等領域［4］。尤其隨著大孔吸附樹脂在吸附方面研究的進一步加深，以及資源的緊缺和環境壓力的與日俱增，其在環境領域具有廣闊的應用前景。

1　大孔吸附樹脂的概述

1.1 大孔吸附樹脂的特性

大孔吸附樹脂是一種有機多孔的吸附材料，具有比表面積大、交換速度快、機械強度高、熱穩定好、抗污染能力強等優點。其包括化學和物理結構，化學結構受單體聚合反應的影響，物理結構則主要影響其吸附性能。大孔吸附樹脂主要的物理結構則是其孔結構，其孔結構主要由比表面積、平均孔徑和孔體積等物理手段來表，描述如表1。

表1.大孔吸附樹脂的物理表征［5］

1.2 大孔吸附樹脂的分類

大孔吸附樹脂的分類有很多種形式，既可以根據其孔隙的不同，也可以根據合成其原材料的不同來劃分，甚至可以根據其極性的不同來做以下分類（見表2）。

表2　大孔吸附樹脂的分類

1.3 大孔吸附樹脂的吸附機理

大孔吸附樹脂的吸附主要為物理吸附，其實質是其表面分子因為受力不均勻，而產生表面能，從而最終導致表面具有吸附功能。表面吸附通常在水溶液中吸附，其吸附量受比表面積與被吸附分子接觸的活性位點的影響，是由范德華引力或生成氫鍵作用的結果。具有多孔結構的大孔吸附樹脂對不同分子量的物質具有吸附和篩選作用，不同的分子經一定的洗脫液洗脫，達到分離、除雜、純化和濃縮的目的。

2　大孔吸附樹脂在環境中的應用

2.1 在廢水處理方面的應用

隨著我國工業經濟的快速發展，有機廢水產生日益增多，廢水排放壓力增加。廢水排放不僅污染環境，也會給人們的健康造成很大的傷害，因此，對廢水中有害物質的處理，純化，讓廢水變廢為寶，成為了廣大科技工作者研究的重點。大孔吸附樹脂因其吸附能力強，正廣泛應用在對工業廢水處理方面，如對廢水中鹵代烴化合物、硝基化合物、酚類化合物、有機酸類化合物等污染物，具有很高的吸附量。

2.1.1 大孔吸附樹脂吸附廢水中的鹵代烴化合物

鹵代烴化合物是廢水中重要的有機污染物。氯化消毒是當前水的主要消毒方式，但是在水被消毒過程中會產生大量的鹵代有機污染物，其中三鹵甲烷、鹵乙酸等有毒物質，就是在此過程中產生的主要有害物質。這類有害物質不僅嚴重污染了水環境，破壞了自然生態系統，而且對人體的健康也造成了嚴重的危害。因此，如何去除廢水中的鹵代烴化合物，就變得具有重要的現實意義。傳統的處理方法已經不能滿足現在人們的需要，新型的污水處理方法勢在必行，大孔吸附樹脂因其大的比表面積，對廢水中的鹵代烴化合物具有很強的吸附性能，這方面的研究也在逐步深入。如四川大學利用大孔吸附樹脂對廢水中的氯仿進行動態吸附實驗，結果顯示，使用大孔吸附樹脂不僅對廢水中的氯仿具有很好的吸附能力，而且還可以對水中少量的氯仿進行濃縮和回收，這對環境的保護和人體的健康具有重要的現實意義。

2.1.2 大孔吸附樹脂吸附廢水中的硝基物化合物

硝基化合物是廢水中重要的有機污染物之一。廢水中含有大量的硝基化合物，人類服用不僅對人體產生致癌作用、而且還會直接中毒身亡。因此，如何消除廢水中的硝基化合物成為科研人員關注的重點。張煒銘等科研人員建立了采用大孔吸附樹脂吸附-脫附廢水中的苯胺等硝基物化合物研究，實驗結果表明，大孔吸附樹脂對苯胺的吸附率高達99.9%以上，脫附率也高達98%以上，對苯胺等硝基化合物具有優良的吸附效果。

2.1.3 大孔吸附樹脂吸附廢水中含酚類的化合物

酚類化合物是廢水中有機污染物來源之一。它是一種強毒性的有機化合物，排放含有酚類化合物的廢水，不僅嚴重污染環境，而且對人體的健康造成極大地危害。廢水中酚類化合物過高，魚類等水生生物無法生存，灌溉農作物也會造成減產和枯死。因而采用大孔吸附樹脂來吸附廢水中的酚類化合物，既保護自然生態系統，也保護人類的健康，具有重要的意義。A.M.Li等采用大孔吸附樹脂，研究了其對廢水中多種酚類化合物的吸附性能，研究結果表明，功能化后大孔吸附樹脂，其吸附量得到顯著的提高，而且此吸附劑可以重復使用，吸附性能優良。此外，大孔吸附樹脂也可以進行其他的改性，或與其他工藝進行結合，實現優勢互補，共同對廢水進行處理，能夠達到更好的效果。

2.1.4 大孔吸附樹脂吸附廢水中有機酸類化合物

有機酸類化合物也是廢水中重要的有機污染物。有機酸類化合物廣泛存在于工業廢水中，是工業廢水污染物的主要來源，會對環境和人體健康造成嚴重的影響。因此如何有效、快速、準確的去除廢水中的此類有機酸化合物，是擺在廣大科研工作者面前的重要任務。王學江等研究了大孔吸附樹脂（NDA-800超高交聯大孔吸附樹脂）吸附廢水中的有機污染物水楊酸，研究結果表明，大孔吸附樹脂對水楊酸的吸附處理之后，排放的廢水各指標均達到國家排放標準，對水楊酸的吸附具有良好的效果。

2.2 在廢氣吸收方面的應用

大孔吸附樹脂是一類比表面積大的多孔高分子材料。在吸附廢氣方面遠遠優異于傳統的吸附劑活性炭，因為大孔吸附樹脂的吸附不僅具有表面吸附，還能夠進行骨架吸附和基團吸附等多種方式，因此，大孔吸附樹脂在吸附廢氣方面具有廣闊的應用前景。張筑生嘗試了幾種大孔吸附樹脂對二氯甲烷廢氣凈化的效果，通過二氯甲烷廢氣的吸附，建立了吸附過程中的最佳操作參數為實際的工程應用提供數據參考。可以在二氯甲烷廢氣的治理方面找尋新的方法，更加有效地推動環境治理技術的發展。

2.3 在重金屬離子吸附方面的應用

隨著經濟的快速發展，重金屬離子污染也日益嚴重。重金屬離子的污染物進入水體中，對水環境造成嚴重污染，由于重金屬離子容易通過食物鏈而富集，構成了對生物和人體健康的嚴重威脅。如何有效地治理重金屬離子污染，已成為國內外學者的廣泛關注對象。目前，大孔吸附樹脂在去除廢水中的重金屬離子方面取得了良好的效果。Fahmy, H.M.等人研究使用了大孔吸附樹脂去除紡織廢水中的金屬離子有較好的吸附效果。

3　總結與展望

隨著新型大孔吸附樹脂的不斷涌現和吸附技術的迅猛發展，且因具有選擇性好、吸附容量高、交換速度快、耐污染性強等獨特的性能，大孔吸附樹脂在廢水處理、廢氣吸收、有機磷農藥和重金屬離子吸附等環境保護方面具有極大的推廣價值。從文獻的調研情況來分析，目前使用人工合成吸附樹脂的研究主要應用在有機廢水和重金屬離子的吸附去除，然而天然改性吸附樹脂用于環境中卻鮮有報道，這正是今后廣大科研工作者所該努力的方向。

［1］李鴻江，溫致平，趙由才.大孔吸附樹脂處理工業廢水研究進展［J］.安全與環境工程，2010（3）：21-24.

［2］黃文強，李晨曦.吸附分離材料［M］.北京：化學工業出版社，2005：34-67.

［3］崔 岳.聚丙烯酸酯類大孔吸附樹脂的合成、功能化及應用［D］.保定：河北大學，2003：24-35.

［4］王躍生，王 洋.大孔吸附樹脂研究進展［J］.中國中藥雜志，2006，31（12）：961-965.

［5］郭麗冰，王 蕾.常用大孔吸附樹脂的主要參數和應用情況［J］.中國現代中藥，2006（4）：26-32.

The Application Research of Macroporous Absorption Resin in Environment

Hu jianguo， Zhu genhua， Yan zhihong， Yuan en， Xiong yaokun*
（Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine，Nanchang 330004，China）

In recent years， Macroporous absorption resin is a kind of polymer adsorbent with porous three-dimensional structure， which has developed rapidly.Because of its physical and chemical stability， large specifc surface area， high adsorption capacity，good selectivity and fast adsorption rate and other characteristics，Macroporous absorption resin which has a potential application prospect， is widely used in various felds， especially in the environment.In this paper， review the characteristics of macroporous resin adsorption， adsorptionmechanism and its classifcation， as well asprogress the application researchof wastewater treatment， waste gas absorption and heavy metal ions adsorbed inthe feld of environmental

macroporous absorption resin；adsorption； environment； application

胡建國（1984-），男，江西撫州人，碩士研究生，助教；研究方向：納米材料的修飾與功能化及其應用。