離子交換樹(shù)脂在廢水處理中的應用

【摘要】：離子交換樹(shù)脂在水處理領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應用,文章介紹了離子交換樹(shù)脂以及其在廢水處理中的一些應用實(shí)例。比如其在含汞廢水，含銅廢水，有機廢水等的處理中的應用。離子交換樹(shù)脂法處理廢水具有可深度凈化、處理效率高和能實(shí)現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用。 
【關(guān)鍵詞】：廢水處理；離子交換樹(shù)脂；環(huán)境工程 
 
離子交換樹(shù)脂是一種在交聯(lián)聚合物結構中含有離子交換基團的功能高分子材料。離子交換樹(shù)脂不溶于酸、堿溶液及各種有機溶劑,結構上屬于既不溶解、也不熔融的多孔性固體高分子物質(zhì)。 
 
1．離子交換樹(shù)脂在廢水處理中的應用研究

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(shù)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處理,對低濃度含汞廢水可達到排放標準。浙江省洞山縣銅山制藥廠(chǎng)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雜,存在多種形態(tài)的汞化合物(有機汞、無(wú)機汞)、金屬汞以及其他有機物和離子,對酸化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0.05～0.5mg/L,很難達到排放標準。為了探索技術(shù)上先進(jìn)、 經(jīng)濟 上合理的治理途徑,葉一芳等通過(guò)多次實(shí)驗,并選用了離子交換樹(shù)脂法。經(jīng)過(guò)近兩年來(lái)的運行表明:(1)用樹(shù)脂交換法除汞作為化學(xué)法的二級處理系統,能保證達到排放標準,且能實(shí)現封閉循環(huán)、連續穩定的運行,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,節約了治理費用;(3)應用樹(shù)脂交換法還能對廢水起到脫色作用,處理的水清晰透明。失效后的樹(shù)脂不再回收,作為汞廢渣回收汞,防止了二次污染。因此,應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(shù)脂可以有效地除去廢水中的Cu2+,以達到高度凈化,并有利于資源的再生。張劍波等選用多種大孔強酸型離子交換樹(shù)脂用于吸附濃集含有機物廢水中的銅離子。通過(guò)測定各種樹(shù)脂對銅離子的去除率、不同銅離子濃度和溶液pH值對去除率的影響,以及各樹(shù)脂再生性能的比較,表明"爭光"樹(shù)脂、"強酸1號"樹(shù)脂與PK208樹(shù)脂有最為突出的性能,效果明顯優(yōu)于其它幾種樹(shù)脂;其離子交換性能穩定,有良好的再生性。同時(shí),對Cu2+的吸附去除能力完全可達到要求,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)廢水中回收鉬的報導。迄今為止,離子交換法仍然是治理含鉬廢水的最主要方法。張建國在研究低價(jià)鉬酸聚合物的201×7強堿陰離子交換樹(shù)脂上的吸附機理后指出:低價(jià)鉬酸聚合物與樹(shù)脂的交換速度較鉬酸鹽慢得多。究其原因,認為低價(jià)鉬酸聚合物主要以六聚合物與樹(shù)脂交換,而鉬酸鹽以四聚合物被吸附。且凝膠型樹(shù)脂的孔徑很小,故低價(jià)鉬酸聚合物在樹(shù)脂中的擴散阻力較大,導致交換速度較低。盡管低價(jià)鉬酸聚合物在樹(shù)脂上的吸附速度較慢,但鉬鹽占據著(zhù)樹(shù)脂上的交換位置,與樹(shù)脂鍵合得更牢固,比吸附有鉬酸鹽的樹(shù)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(shù)脂進(jìn)行交換,而且洗脫也比較麻煩。因此,應先除去待處理的含鉬廢水中的還原劑,其pH值最好調整到大于7。

趙桂榮等研究了201×7強堿陰離子交換樹(shù)脂在純鉬酸溶液中吸附鉬的機理。研究結果表明,201×7強堿陰離子樹(shù)脂吸附鉬的過(guò)程是一個(gè)離子交換過(guò)程,吸附在樹(shù)脂上的鉬占有樹(shù)脂的交換基團。當含鉬溶液的pH>6.1時(shí),鉬在溶液中主要以MoO4廣泛存在,并與氯型樹(shù)脂進(jìn)行交換,當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(shù)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(shù)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(shù)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(zhù)廣泛的用途。劉寶敏等應用強酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂去除焦化廢水中的氨氮,系統考察了強酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對高濃度焦化廢水中氨氮的吸附行為。實(shí)驗表明,強酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對高濃度焦化廢水中氨氮具有吸附平衡快、吸附能力強的特點(diǎn);應用樹(shù)脂脫除焦化廢水中氨氮,廢水流速在0.139～1.667mL/s范圍時(shí),對廢水中氨氮吸附量和吸附率沒(méi)有明顯影響。樹(shù)脂失效后,經(jīng)再生可反復使用。同時(shí)也對其吸附去除氨氮的機理進(jìn)行了分析與闡述。 
 
2．結語(yǔ) 
 
離子交換樹(shù)脂法處理廢水是一種較為有效的處理方法,已有不少經(jīng)驗可以借鑒。正如一項有用的治理技術(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,操作要求及管理嚴格,有的還存在再生問(wèn)題、樹(shù)脂的中毒和老化問(wèn)題等。但有的問(wèn)題已有相應的解決辦法,提高也是可以做到的。充分發(fā)揮離子交換法的回收功能,不僅能保護環(huán)境,而且在 經(jīng)濟 效益方面極有優(yōu)勢。因此,離子交換樹(shù)脂在水處理領(lǐng)域具有廣闊的 發(fā)展 空間,應加以重視。 
 
參考文獻  
[1]葉一芳.應用離子交換樹(shù)脂法處理低濃度含汞廢水[J].環(huán)境污染與防治,1989,11(3):34-35. 
[2]張劍波,王維敬,祝樂(lè ).離子交換樹(shù)脂對有機廢水中銅離子的吸附[J].水處理技術(shù),2001,27(1):29-32. 
[3]趙桂榮,張國維,白剛,等.季銨型樹(shù)脂吸附鉬機理研究[J]鈾礦冶,1987,6(4):23.來(lái)源：谷騰水網(wǎng)