Page 156 - 《精细化工》2020年第1期
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·142· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷
碱及酶均不稳定，在酸性条件下（pH=2）颗粒溶胀 相比之下，GSR 淀粉树脂对 3 种染料的吸附量
明显增加，并受到不同程度的破坏；在碱中更不稳 较 RS 及沸石显著提高，超过 001×7 树脂，已接近
定，在 pH=12 条件下 2 d 后颗粒已基本解体， 活性炭。值得注意的是，GSR 对 SF 染料的吸附量
而在 50 mg/L 的糖化酶溶液中 2 d 后则已基本降解。 显著提高，即对 3 种染料吸附量的差异性减小。一
相比之下，GSR 在酸、碱环境中均能保持完整的颗 方面，GSR 树脂中含有的磺酸基团在水中解离成—
2–
粒结构，溶胀较小，稳定性显著增强，表明其对酸、 SO 3 ，可通过静电力吸附大量带正电荷的阳离子染
碱及微生物作用的耐受性显著提高，这对于延长 料分子；另一方面，与 001×7 阳离子交换树脂仅通
GSR 树脂的使用寿命，扩大其应用领域，以克服天 过表面功能基团（磺酸基）的离子交换作用吸附染
然高分子吸附材料固有的缺陷，并实现其在纺织染 料不同，GSR 淀粉树脂较为疏松的无定形结构更有
料废水处理中的工业化应用具有现实意义。 利于溶质分子的渗透，同时其骨架中残留的羟基还
2.4 吸附性能分析 可通过氢键与 SF 染料分子中的极性基团—NH 2 结
2.4.1 RS、GSR、活性炭、沸石及 001×7 阳离子 合，故吸附量进一步提高，使 GSR 表现出对不同结
交换树脂对 3 种染料的吸附性能 构染料吸附的广谱性。
图 11 为题示吸附剂对 SF、MG、MB 3 种常见
2.4.2 pH 对 GSR 树脂吸附性能的影响
染料的吸附量。可以看出，RS 对 3 种染料均有一定 GSR 在 pH 为 3、4、5、7、9、10、11 条件下
吸附作用，但吸附量较低。可能是由于天然淀粉与 对 SF、MG、MB 的吸附性见图 12。可以看出，与
染料的结合主要借助于羟基与染料分子中极性基团
GSR 树脂相比，RA 树脂在酸性与碱性环境中对 SF、
的氢键，以及其疏水骨架与染料分子中疏水部分（苯 MG 与 MB 这 3 种染料的吸附性均下降，在碱性条
环）间的范德华力，故结合能力较弱，吸附量最低 [38] 。
件下吸附量下降尤为显著。在酸性环境中，一方面，
沸石的主要成分为硅铝酸盐，是一种具有多孔结构
淀粉大分子苷键水解断裂，部分吸附剂转变为水溶
的无机离子交换材料，但其对不同种类染料的吸附
+
性小分子而流失；另一方面，水中的 H 还可能破坏
能力可能受到孔隙结构的影响，导致对 3 种染料的 淀粉与染料分子极性基团的氢键结合。在碱性环境
吸附量表现出较大的差异性 [39] 。活性炭是以石墨结
中，淀粉颗粒稳定性进一步降低，树脂颗粒溶胀，
构为基础的无定型碳，拥有较沸石更为发达的孔隙
崩解破坏，吸附性能迅速恶化。
结构和高的比表面积，加之表面含有大量的含氧基
团，使其对 3 种染料的吸附量较高 [40] 。001×7 阳离
子交换树脂是以聚苯乙烯为基体、表面带有磺酸基
团的一种合成高分子吸附剂，主要通过功能基团（磺
酸基）与阳离子染料间的离子交换作用实现吸附，
它对 MG、MB 两种染料的吸附量明显提高，而对
SF 吸附量较低，可能是由于 SF 分子中吖啶环与苯
环之间的位阻效应阻碍了正离子与树脂中吸附位点
的静电力结合。
图 11 RS、GSR、活性炭、沸石及 001×7 阳离子树脂对 图 12 GSR 和 RS 在 pH 为 3、4、5、7、9、10、11 条件
SF、MG、MB 的吸附性 下对 SF、MG、MB 的吸附性
Fig. 11 Adsorption performance of RS, GSR, AC, zeolite and Fig. 12 Adsorption performance of GSR and RS to SF, MG,
001×7 cationic exchange resin to SF, MG and MB MB at different pH values
