- 相關推薦
研究D354樹脂與游離酸的相互作用
摘要： 目的 研究氯化鈉、乙醇等介質對D354樹脂吸附低濃度游離酸的影響，優化生產工藝。方法 利用電導法、固―液相互作用方程，求取吸附劑?吸附質相互作用能。結果 D354樹脂吸附鹽酸的表觀吸附速率常數隨著外加氯化鈉、乙醇濃度的增大而減小。結論 表觀吸附速率常數與吸附劑―吸附質相互作用能存在線性相關性。
關鍵詞： D354樹脂 吸附 游離酸 吸附劑―吸附質相互作用能
D354大孔弱堿性陰離子樹脂（簡稱D354樹脂）含大量的叔胺功能基團［-N(CH3)2］，對游離酸、有機酸及酸性物質等具有很強的吸附能力；具有良好的生物相容性，無毒無味，選擇性地吸附、富集、純化，可再生利用等優點；在廢水處理，食品、生物制品和藥物的分離純化等領域的應用日益顯示其獨特的效果［1-3］。文獻［4］研究了三元體系D354樹脂的吸附，四元體系的吸附未見有文獻報道。本文以D354樹脂為吸附劑，研究氯化鈉、乙醇等介質對D354樹脂吸附性能及分離效率的影響，利用電導實驗技術，根據陳炳稔［5］建立的固?液相互作用方程，求取四元體系吸附劑?吸附質相互作用能的實驗參數，優化生產工藝，為設計最佳的食品、生物制品和藥物分離純化生產工藝方案，提供有價值的參數和理論依據。
1 儀器、材料與試劑
85?2型恒溫磁力攪拌器（上海司樂儀器廠），DDS?11型電導率儀（杭州亞美電子儀器廠），VT?10信號處理儀（南京師范大學）與IBM?PC586計算機組成的CACE（計算機輔助化學實驗測量）系統［6］。D354樹脂（杭州凈光化工集團公司生產），質量全交換量6. 5 mmol/g，選用粒度為0.45～0.65 mm，樹脂參照文獻［7］的方法處理，在飽和NaCl溶液的干燥器中恒重，備用。實驗所用試劑皆為分析純。
2 實驗方法
2.1 吸附質吸附分率的求取
在100 mL燒杯中加入已知濃度的鹽酸50 mL，置恒溫磁力攪拌器中的水浴鍋內，將電極浸入待測樣品中，啟動磁力攪拌轉子，恒定所需溫度，加入已稱重的吸附劑，開動CACE測量系統，自動采集、記錄、儲存實驗數據，跟蹤D354樹脂吸附劑吸附游離酸的行為，并以式（1）計算t時刻吸附質的吸附分率αt：
αt=（γ0-γt）·γ0-1(1)
式中γ0為吸附起始時的電導值，γt為時間t時的電導值。
2.2 固―液界面吸附的動力學方程［8］
從質量作用定律出發，遵循單分子層吸附機制，從理論上導出已得到實驗驗證的固―液界面吸附的動力學方程：
tαt=MARVK tαe（2）
如果實驗結果滿足式（2），則以t/αt對t作圖應得直線，從直線的截距和斜率分別求得k和αe，k為表觀吸附速率常數，αe為吸附平衡時被吸附物的吸附分率，MAR為吸附劑活性基團的分子量，V為吸附體系體積。
2.3 吸附劑―吸附質的相互作用能［9］
為求取吸附劑?吸附質的相互作用能，利用固?液相互作用方程：
θ/(1-θ) ln［θ/(1-θ)］-lnCe=U/RT k1·θ （3）
式中Ce=C0(1-αe)，C0、Ce分別為吸附初始、平衡時的濃度，θ為覆蓋度，θ=αt/αe。若實驗結果服從式（3），則以θ/(1-θ) ln［θ/(1-θ)］ - lnCe對θ作圖應得直線，從直線的截距可求得吸附劑?吸附質的相互作用能(U)，是表征吸附劑與吸附質相互作用能大小的指標，其數值越大表示它們之間相互作用越大。
3 結果與討論
3.1 三元吸附體系
3.1.1 不同離子濃度的鈉鹽對吸附的影響
D354樹脂吸附低濃度游離鹽酸的過程，可用下列反應式表示：
R-N(CH2) HCl?R-N(CH3)2HCl
實驗條件：吸附溫度30 ℃，吸附劑D354樹脂0. 100 g，吸附質為鹽酸（濃度為8.620×10-3 mol/L），吸附體系是HCl?水?NaCl三元體系，介質為4種不同離子濃度的NaCl：C1=0.004 mol/L、C2=0. 008 mol/L、C3=0.012 mol/L、C4=0.016 mol/L。按“2.1”、“2.2”項下方法處理實驗結果，得到圖1。結果表明：隨著外加NaCl離子濃度的增加，D354樹脂吸附游離鹽酸速率明顯降低。黃子卿［10］指出，Na 是小離子，對水分子有很強的吸引力，使它不易轉動，造成溶液介電常數降低，H 離子遷移速率減慢，因此，溶液介電常數隨著外加NaCl離子濃度的增加而明顯降低，導致D354樹脂吸附游離酸的速率降低。將圖1吸附分率αt與時間t的動力學曲線轉化為相應離子濃度t/αt與t的關系，得到圖2所示的一組直線，各直線均成良好的線性關系，相關系數都在0.999以上，說明在HCl?水?NaCl三元體系中，D354樹脂吸附游離鹽酸的行為遵循固?液界面吸附動力學方程式（2）的規律，按單分子層機制進行吸附。
圖1 αt與t的動力學曲線（略）
Figure 1 Dynamic curve between αt and t
圖2 t /αt與t的關系（略）
Figure 2 Relation between t/αt and t
3.1.2 不同濃度的乙醇對吸附的影響
實驗條件如“3.1.1”項，吸附體系是HCl?水?乙醇三元體系，介質分別是質量分數0%、5%、15%、25%的乙
【研究D354樹脂與游離酸的相互作用】相關文章：
游離脂肪酸在高血壓伴代謝綜合征的發病機制中的作用探討03-18
鈮酸鋰光開關的驅動電路的研究03-07
有關阿魏酸糖酯抗氧化性的研究12-26
雙峰薄膜樹脂7000F的開發03-22
苯乙烯對醇酸樹脂的改性之談03-14
游離性胸腔積液X線定量標準存疑探析03-08
藤黃酸HP-β-CD包合物凍干粉針的質量標準初步研究03-13
樹脂高嵌體防止后牙牙折的臨床體會03-29