摘要：離子交換樹脂在水處理領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,文章介紹了離子交換樹脂以及其在廢水處理中的一些應(yīng)用實(shí)例。比如其在含汞廢水，含銅廢水，有機(jī)廢水等的處理中的應(yīng)用。離子交換樹脂法處理廢水具有可深度凈化、處理效率高和能實(shí)現(xiàn)多種金屬綜合回收的優(yōu)點(diǎn),在水處理領(lǐng)域必將得到更為深入的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：廢水處理;離子交換樹脂;環(huán)境工程
離子交換樹脂是一種在交聯(lián)聚合物結(jié)構(gòu)中含有離子交換基團(tuán)的功能高分子材料。離子交換樹脂不溶于酸、堿溶液及各種有機(jī)溶劑,結(jié)構(gòu)上屬于既不溶解、也不熔融的多孔性固體高分子物質(zhì)。
1.離子交換樹脂在廢水處理中的應(yīng)用研究
1.1.處理含汞廢水
含汞廢水是危害最大的工業(yè)廢水之一,離子交換樹脂法適用于處理濃度低而排放量大、含有毒金屬的廢水。配合硫化鈉明礬化學(xué)凝聚沉淀法作為二級(jí)處理,對(duì)低濃度含汞廢水可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。浙江省洞山縣銅山制藥廠原先采用硫化鈉
明礬化學(xué)凝聚沉淀法處理紅汞生產(chǎn)中產(chǎn)生的含汞廢水。由于含汞廢水成分復(fù)雜,存在多種形態(tài)的汞化合物(有機(jī)汞、無(wú)機(jī)汞)、金屬汞以及其他有機(jī)物和離子,對(duì)酸化pH值和硫化鈉量不易控制,會(huì)使硫化汞形成整合物溶解,處理后廢水中汞濃度仍達(dá)0.05～0.5mg/L,很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。為了探索技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理的治理途徑,葉一芳等通過(guò)多次實(shí)驗(yàn),并選用了離子交換樹脂法。經(jīng)過(guò)近兩年來(lái)的運(yùn)行表明:(1)用樹脂交換法除汞作為化學(xué)法的二級(jí)處理系統(tǒng),能保證達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),且能實(shí)現(xiàn)封閉循環(huán)、連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行,排放的廢水可作為冷卻水加以回用;(2)提高了生產(chǎn)能力,單位產(chǎn)品的成本降低,節(jié)約了治理費(fèi)用;(3)應(yīng)用樹脂交換法還能對(duì)廢水起到脫色作用,處理的水清晰透明。失效后的樹脂不再回收,作為汞廢渣回收汞,防止了二次污染。因此,應(yīng)用離子交換法處理低濃度含汞廢水,有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
1.2.處理含銅廢水
工業(yè)排放廢水如有色冶煉、電鍍、化工、印染等行業(yè)的廢水中常含有銅。利用離子交換樹脂可以有效地除去廢水中的Cu2+,以達(dá)到高度凈化,并有利于資源的再生。張劍波等選用多種大孔強(qiáng)酸型離子交換樹脂用于吸附濃集含有機(jī)物廢水中的銅離子。通過(guò)測(cè)定各種樹脂對(duì)銅離子的去除率、不同銅離子濃度和溶液pH值對(duì)去除率的影響,以及各樹脂再生性能的比較,表明"爭(zhēng)光"樹脂、"強(qiáng)酸1號(hào)"樹脂與PK208樹脂有最為突出的性能,效果明顯優(yōu)于其它幾種樹脂;其離子交換性能穩(wěn)定,有良好的再生性。同時(shí),對(duì)Cu2+的吸附去除能力完全可達(dá)到要求,凈化后的水中Cu2+濃度低于0.1mg/L,可用于含銅廢水的凈化處理。
1.3.處理含鉬廢水
上世紀(jì)60年代末期就有關(guān)于采用離子交換法從工業(yè)廢水中回收鉬的報(bào)導(dǎo)。迄今為止,離子交換法仍然是治理含鉬廢水的最主要方法。張建國(guó)在研究低價(jià)鉬酸聚合物的201×7強(qiáng)堿陰離子交換樹脂上的吸附機(jī)理后指出:低價(jià)鉬酸聚合物與樹脂的交換速度較鉬酸鹽慢得多。究其原因,認(rèn)為低價(jià)鉬酸聚合物主要以六聚合物與樹脂交換,而鉬酸鹽以四聚合物被吸附。且凝膠型樹脂的孔徑很小,故低價(jià)鉬酸聚合物在樹脂中的擴(kuò)散阻力較大,導(dǎo)致交換速度較低。盡管低價(jià)鉬酸聚合物在樹脂上的吸附速度較慢,但鉬鹽占據(jù)著樹脂上的交換位置,與樹脂鍵合得更牢固,比吸附有鉬酸鹽的樹脂更難解吸。只有用氧化劑(如1mol/LHNO3)氧化后才能較快地解吸。由于在酸性條件下,Mo(VI)易被還原劑還原為低價(jià)鉬,而低價(jià)鉬酸聚合物不僅不易與樹脂進(jìn)行交換,而且洗脫也比較麻煩。因此,應(yīng)先除去待處理的含鉬廢水中的還原劑,其pH值最好調(diào)整到大于7。
趙桂榮等研究了201×7強(qiáng)堿陰離子交換樹脂在純鉬酸溶液中吸附鉬的機(jī)理。研究結(jié)果表明,201×7強(qiáng)堿陰離子樹脂吸附鉬的過(guò)程是一個(gè)離子交換過(guò)程,吸附在樹脂上的鉬占有樹脂的交換基團(tuán)。當(dāng)含鉬溶液的pH>6.1時(shí),鉬在溶液中主要以MoO4廣泛存在,并與氯型樹脂進(jìn)行交換,當(dāng)pH<3.5時(shí),鉬主要以Mo8O26和更高聚合度的聚鉬酸鹽離子存在,并與樹脂進(jìn)行交換。即使是高價(jià)鉬酸聚合物,在pH<3的條件下,樹脂吸附鉬的量和速度都大大降低。
1.4.其它
除上述之外,離子交換樹脂還在含鋅、含鈾、含鎘廢水等含有重金屬離子廢水分離和提純金屬方面有著廣泛的用途。劉寶敏等應(yīng)用強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂去除焦化廢水中的氨氮,系統(tǒng)考察了強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂對(duì)高濃度焦化廢水中氨氮的吸附行為。實(shí)驗(yàn)表明,強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂對(duì)高濃度焦化廢水中氨氮具有吸附平衡快、吸附能力強(qiáng)的特點(diǎn);應(yīng)用樹脂脫除焦化廢水中氨氮,廢水流速在0.139～1.667mL/s范圍時(shí),對(duì)廢水中氨氮吸附量和吸附率沒(méi)有明顯影響。樹脂失效后,經(jīng)再生可反復(fù)使用。同時(shí)也對(duì)其吸附去除氨氮的機(jī)理進(jìn)行了分析與闡述。
2.結(jié)語(yǔ)
離子交換樹脂法處理廢水是一種較為有效的處理方法,已有不少經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。正如一項(xiàng)有用的治理技術(shù)總存在其適用范圍,離子交換法也有不足,如一次性投資高,操作要求及管理嚴(yán)格,有的還存在再生問(wèn)題、樹脂的中毒和老化問(wèn)題等。但有的問(wèn)題已有相應(yīng)的解決辦法,提高也是可以做到的。充分發(fā)揮離子交換法的回收功能,不僅能保護(hù)環(huán)境,而且在經(jīng)濟(jì)效益方面極有優(yōu)勢(shì)。因此,離子交換樹脂在水處理領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展空間,應(yīng)加以重視。
參考文獻(xiàn)
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