摘要：化工废水成分复杂多样，含有高浓度的氨氮、酚、油等，成分中含有毒性物质。目前采用的处理工艺分离效率低、成本高、能耗高，且需要加入多种药剂，极易造成二次污染。大孔树脂可以吸附化工废水中的油、酚物质，实现化工废水的资源化、无害化处理，通过对大孔树脂在化工废水中吸附能力的影响因素研究，发现实现大孔树脂吸附能力最大化的环境，实现大孔树脂在化工废水中的最大吸附能力。

　　关键词：化工废水；大孔树脂；吸附能力

　　化工废水是在将煤炭资源经化学加工处理转变利用的过程中催化加工、洗涤、热加工、冷凝、净化等工序用水组成的。传统的化工工艺会产生油、氨氮、酚、氰化物等，同时会产生大量不易生物降级的有害物质，严重影响生态环境[1]。化工废水中最难去除的是乳化油，目前去除乳化油的方式主要有物理化学法、油墨分离法、吸附法、高级氧化法，其中吸附法主要是利用吸附剂的多孔性和大比表面积，对废水中的油类物质进行吸附，操作简单，无二次污染[2-3]。大孔吸附树脂技术吸附能力优越、可循环使用，这些特点使大孔树脂吸附技术逐渐被引进化工废水处理中。

　　1大孔树脂吸附处理技术

　　树脂是一种通过富集、分离作用对有机物进行回收的聚合物吸附剂，同时是一种优良的催化剂，被广泛应用于废水处理、有机合成和物质分离回收等领域。根据树脂的骨架特点，可以分为凝胶型和大孔型，大孔型树脂是一类不含离子交换基团、表面积大、有大孔结构的聚合物吸附剂。大孔树脂的表面结构与普通活性炭相比，机械强度高、孔分布窄，具有吸附容量大、使用周期长、成本低、理化性质稳定和再生性能好等特点[4]。

　　2大孔树脂吸附处理技术在化工废水中的应用

　　2.1化工废水水质分析

　　通过采取陕西某公司废水水样进行测定，得到水质指标如表1所示，废水样本含有液化废水、兰炭废水、气化废水和焦化废水[5-6]。

　　由表1可以看出，化工废水具有成分复杂、浓度高、难生物降解、致毒性强等特点，处理难度大，目前，化工废水的处理方式主要为“预处理+生物处理+深度处理”，经过多种工艺组合运用来实现废水的有效处理。

　　2.2化工废水预处理技术

　　化工废水中含有大量高浓度油、酚和氨氮类物质，实现这些物质的有效回收和去除是化工废水无害化处理的关键。

　　1）除油预处理技术。化工废水中浮油、分散油以物理方法即可分离，乳化油的分离较为困难，是油预处理过程中的去除重点，目前去除方法主要有高级氧化法、物理化学法、吸附法以及有膜分离法[7]。

　　2）除酚预处理技术。高浓度的酚类物质具有强烈的致毒性，在化工废水的处理过程中对工艺带来了很大的负荷，但多元酚具有很高的水溶性，去除难度很大，目前去除方法主要有溶剂萃取技术、吸附法及芬顿氧化法等[8]。

　　2.3大孔树脂的吸附作用

　　大孔吸附树脂是以苯乙烯和丙酸酯为单体，加入乙烯苯作为交联剂，甲苯、二甲苯作为致孔剂，它们相互交联聚合形成的多孔骨架结。其依靠它和被吸附物质的吸附质结合的范德华引力、氢键作用以及π-π作用等，通过其巨大的比表面积，能够将污水当中的有机溶质进行吸附，以此实现有机物的富集和分离[9]。因大孔吸附树脂性质稳定、无二次污染、操作方便被广泛应用于化工废水的处理中。

　　3大孔树脂吸附作用的影响因素

　　3.1吸附时间对大孔树脂吸附作用的影响

　　通过树脂柱实验法对大孔树脂吸附作用的影响因素进行研究，选择在3个大小为Φ10 mm×500 mm的吸附柱中，加入大孔树脂80 mL，抽滤后的化工废水以6 BV/h的流速进入树脂柱，当树脂顶层被完全覆盖后开始计时，每隔30 min对经过树脂柱的化工废水进行取样，测定油、酚质量浓度和COD值，并对3种物质分别建立吸附时间-浓度曲线[10]（图1）。

　　从图1可以看出，树脂在0.5 h左右处对油、酚、COD的去除率最大，随着反应的进行，树脂的吸附性能逐渐下降，8 h后油、酚质量浓度和COD值几乎不变，说明树脂基本不再具有吸附能力，已经达到饱和状态，此时吸附速率与脱附速率基本相等，树脂处于动态平衡状态。为了保证树脂吸附效率，可将0.5 h左右作为树脂吸附的最佳时间段。

　　3.2 pH值对树脂吸附作用的影响

　　通过对比不同pH值下的化工废水在同量大孔树脂作用下，经过一段时间后化工废水中油、酚质量浓度和COD值，分析pH值对大孔树脂吸附作用的影响。取5个相同的锥形瓶，加入10 mL树脂、40 mL抽滤后的化工废水，调节5个锥心瓶的pH值分别为5、6、7、8、9（原化工废水pH值），将5个锥心瓶放置在同一摇床中，设置摇床转速为200 r/min，待30 min后关闭摇床并取样对5个锥形瓶中的油、酚质量浓度和COD值进行测定。测定结果如图2所示。

　　从图2可以看出，在同等条件下，树脂的吸附容量随着pH值的变化而变化。对油的吸附容量变化，当pH值小于7处于酸性环境时，吸附容量随pH值的变大而增加，当pH值大于7处于碱性环境时，吸附容量随pH值的变大而减小；对酚的吸附容量变化，无论在酸性环境还是碱性环境，树脂对酚的吸附容量均随pH值的变大而呈现逐渐减小的趋势；对COD的吸附容量变化，当pH接近6时，吸附容量最大，去除效果最好，当pH值大于6时，吸附容量逐渐变小；针对化工废水的成分来说，当吸附体系的pH值处于中性偏酸性时，大孔树脂对化工废水的去除效果最好。但因为化工废水的成分复杂，水质波动较大，为保证原水处于中性偏酸性条件需要加入大量的硫酸溶液改变其pH值，增加成本，综合化工废水成分在不同pH值条件下，污染物的去除率差距较小，因此，以原水pH值进行树脂吸附最为合理。

　　3.3温度对树脂吸附作用的影响

　　通过对比不同pH值下化工废水在同量大孔树脂作用下，经过一段时间后化工废水中油、酚质量浓度及COD值，分析pH值对大孔树脂吸附作用的影响。取5个相同的锥形瓶，加入10 mL树脂、40 mL抽滤后的化工废水，调节5个锥心瓶的温度值分别为30、40、50、60、25℃（常温），将5个锥心瓶放置在同一摇床中，设置摇床转速为200 r/min，待30 min后关闭摇床并取样对5个锥形瓶中的油、酚质量浓度及COD值进行测定。测定结果如图3所示。

　　从图3中可以看出，当其他条件一致，只有温度不同时，化工废水中的油、酚质量浓度和COD值随着温度的升高逐渐上升，去除率逐渐减小。根据大孔树脂的吸附作用多为范德华引力、氢键作用力，为放热的物理过程。大孔树脂的吸附放热会影响化工废水所处环境温度的变化，进而影响化工废水中污染物的溶解度，同时，也会影响液-固吸附体系的吸附平衡。总体来看，温度越高树脂的吸附性能越低、吸附量越小，所以低温更有利于树脂吸附作用的发挥。

　　4结论

　　通过实验对不同吸附时间、pH值、温度运行条件下，大孔树脂分别对油、酚质量浓度和COD值影响的探究可以看出，在25℃（常温）、pH值为9（原水pH值）时，大孔树脂对油、酚、COD的吸附效果最好。

　　参考文献

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　　[2]刘锋，程洁丽，丁帅，等.活性炭对酚醛类化工废水深度处理的动态吸附性能研究[J].安全与环境学报，2023，23（7）：2447-2456.

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　　[4]杨壮壮.煤化工废水中油泥的聚结分离及油泥中铝资源的再生利用研究[D].西安：西安建筑科技大学，2023.

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　　[9]孟风莲.化工废水处理污泥中有机污染物累积与分布特征[J].化工管理，2020（9）：63-64.

　　[10]张弘.吸附法脱除煤化工废水中多环芳烃的工艺研究与应用[J].山西科技，2019，34（4）：43-45.