植物单宁作为离子交换树脂在水处理中的应用
单宁树脂分子结构中含有羟基、羧基、酚羟基等 活性官能团, 可对金属离子进行交换、络合等反应, 从而实现对金属离子的吸附, 因此单宁树脂可用来处理含重金属离子废水。J. L. Santana研究了不同 pH 条件下单宁树脂对Ce、Cu(Ⅱ) 、U(Ⅵ) 、Eu、Fe(Ⅲ) 、 Th、Nd 的吸附性能, 实验表明该单宁树脂对锕类元 素及稀有元素表现出很好的吸附性能, 通过放射性 示踪剂显示单宁中大量儿茶素亚基形成单宁- 金属 络合物。Yoshio Nakano对浓缩单宁吸附Cr( Ⅵ) 的 机制做了研究, 研究结果表明单宁对铬的吸附过程 分为四步: 首先是铬与单宁分子酯化, 其次是Cr( Ⅵ) 降为Cr( Ⅲ) , 再次是单宁分子氧化形成羧基, 最后 Cr( Ⅲ) 与羟基或羧基进行离子交换, 单宁对铬的吸 附能力受pH 影响。
单宁树脂可以直接处理废水, 但是单宁具有水 溶性, 直接作为吸附剂用于水处理受到了限制, 将单 宁固化即以单宁为主体合成一类不溶性的树脂类物 质, 会减少它的水溶性。固化单宁保持了其分子中 大部分活性基团, 同时又是多孔物质, 存在一定的比 表面积, 对金属离子具有一定的表面吸附作用, 极大 地改善了单宁作为选择性吸附剂的使用性能并且可 以经再生反复使用, 在废水处理中已被广泛地用来 回收稀贵重金属, T. 萨卡库奇用固化的柿子单宁 水溶液回收金, 试验结果显示固化柿子单宁具有良 好的吸附金的能力, 可以应用于批次或柱式反应器 中吸附金。此外, 固化单宁还可回收放射性元素、处 理含重金属的工业废水等。T. Sakaguchi曾发现固 化的中国柿子单宁和固化的柿子单宁对于水溶液中 的铀具有良好的吸附能力。Xuepin Liao 等用杨 梅、落叶松固化单宁回收四价金属钍, 实验结果显示 两种固化单宁能有效回收钍, 杨梅单宁因B 环上有 焦棓酸结构而该结构与钍有较强的反应活性, 比落 叶松单宁吸附能力更强, 更适宜做吸附剂。
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