大孔阳离子交换树脂治理实验室废水中铜和铅的研究

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( 1. College of Chemistry and chemical Eng ineering, China West N ormal U niversity , N anchong 637002, China; 2. Co llege of Chemistry, Sichuan U niversity, Chengdu 610064, China)
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四川大学学报( 自然科学版 )
第 45 卷
阳离子交换树脂治理实验室废水中的铜和铅 , 并讨 论了流速、 溶液的起始 pH 值、 温度及树脂再生次 数对铜和铅去除效果的 影响. 在优 化的实验条件 下, 取得了较好的处理效果.
= 7~ 8; 用 0. 55~ 1. 1 mol L - 1 的 H Cl 溶液以 2 倍 树脂体积的用量, 以 3. 6 mL min
2008 年 10 月 第 45 卷第 5 期
文章编号 :
四川大学学报( 自然科学版) Journal of Sichuan U niversity ( Natural Science Edit ion)
Oct . 2008 Vol. 45 No. 5
0490 6756( 2008) 05 1199 04
的 NaOH 溶液以 2 倍树脂体积的用量洗去树
脂上溶解于碱的杂质 , 然后用去离子水清洗至 pH
第5期
杨秀培等 : 大孔阳离子交换树脂治理实验室废水中 导致流出液中金属离子 浓度较高 . 当流速在 2. 0 mL min
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中各重金属离子浓度较高. 而 pH> 4 后 , 重金属离 子与树脂的活动离子充分发生交换反应, 使流出液 中重金属离子浓度趋于稳定 , 且效果较好, 故本实 验控制废水初始 pH 值为 5. 0~ 6. 0 进行处理 . 3. 4 温度对重金属离子去除效果的影响 将原溶 液的 pH 值调至 5. 0~ 6. 0, 并以 2. 0 mL min 的流速进入交换柱, 在温度为 15 、 20 、 30 、 40 、 50 条件下进行试验. 温度变化 对流出液中重金属离子浓度的影响见图 4. 可以看 出, 温度对流出液中各重金属离子的浓度有一定的 影响 , 但影响不是很大. 一般认为 , 温度升高, 能活 化树脂的吸附基团 , 加速吸附离子进入树脂内部的 运动速度 , 但温度升高也可加速吸附离子的离解速 度, 因此 D113 树脂吸附各重金属离子宜在室温下 进行 .
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以内时, 重金属
离子与树脂的活动离子充分发生交换反应, 使流出 液中重金属离子浓度趋于稳定 , 且达到了较好的处 理效果 , 因此 本 实验 处理 流 速控 制 为 2. 0 m L min
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.
图 2 流速与流出液 中各重金属离子浓度的关系 Fig . 2 T he relation of flow velo cit y and the concentration of heavy metal ion in effuse liquor
[ 4- 6]
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引 言
大多数的重金属离子都具有很强的毒性 , 并且
难以被微生物所降解 . 它们可以通过食物链进入生 物体中 , 能与生物体内生理高分子物质, 如蛋白质 和酶等发生作用而使这些生理高分子失去活性, 也 可能在生物体器官中积累, 造成慢性中毒 [ 1] . 有研 究报道了处理或回收废水中重金属的方法 [ 2, 3] . 离 子交换树脂法曾一度在我国大中城市的废水处理
大孔阳离子交换树脂治理实验室 废水中铜和铅的研究
杨秀培1, 2 , 晋玉秀1 , 蔡铎昌1
( 1. 西华师范大学化学化工学院 , 南充 637002; 2. 四川大 学化学学院 , 成都 610064)
摘 要: 研究了大孔型阳离子交换树脂治理含铜和铅的实验室废水 . 在试验过程中对三种阳 离子交换树脂进行筛选, 讨论了流速、 废水的起始 pH 值 、 温度、 树脂再生次数对各重金属离子 去除效果的影响. 在确定的最佳试验条件下 , 处理实际实验室废水中的铜和铅时 , 去除率均达 到 99% 以上 . 关键词: 离子交换 ; 实验室废水 ; 铜; 铅 ; 阳离子交换树脂 中图分类号: X703. 1 文献标识码: A
3. 2
流速对重金属离子去除效果的影响 将树脂装入 50 mL 的酸式滴定管中 , 柱长约
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2. 3
新树脂的预处理 试验所选用的树脂均为阳离子交换树脂 , 新的
10 cm. 废 水 分 别 以 6. 2 mL min min
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、 5. 0 mL 和 0. 9 mL
阳离子交换树脂含有大量的杂质, 使用前经如下步 骤处理 : 取树脂适量 , 用 1. 8 mol L- 1 的 NaCl 溶液 浸泡 24 h, 使树脂充分缓和膨胀 , 然后用自来水洗 净; 用 0. 55~ 1. 1 mol L - 1 的 H Cl 溶液以 2~ 4 倍 树脂体积的用量洗去树脂上溶解于酸的杂质 , 然后 用去离子水清洗至 pH = 5~ 6; 用 0. 5~ 1. 0 mol L
收稿日期 : 2007 10 10; 修回日期 : 2008 02 22 基金项目 : 四川省科技厅应用基础重点项目 ( 2006J13 058) 和四川省教育厅重点项目 ( 2005A 108) 作者简介 : 杨秀培 ( 1970- ) , 男, 副教授 , 在读博士 , 主要研究方向为环境污染物监测及治理 . E mail: xiupeiyang@ 163. com
Abstract: T his paper had report ed one met hod processing laboratory w ast e w at er cont aining copper and lead using pocket cation exchange resin. T he influences of such f act ors as kind of cat ion exchange resins, speed of flow , init iat ive pH value, t emperat ure and regeneration of the resin on t he removal rates of copper ion and lead ion w ere studied. Under t he opt imum condit ions copper ion and lead ion removal rat e of 99% could be obtained for t he t reatment of real laborat ory w ast ew at er. Key words: ion exchange, laboratory w astew ater, copper, lead, cat ion ex change resin 行业中广泛应用 . 近年来 , 大孔型离子交换树 脂的应用, 使得离子交换法具有处理容量大, 能够 除去各种金属离子和酸根离子, 处理水质好, 可以 回用等优点. 因此, 该法越来越受到重视, 已成为处 理电镀废水和回收某些金属的有效手段之一, 也是 使 某 些 电 镀 废水 达 到 闭 路 循 环 的 一 个 重 要 环 节[ 7, 8] . 我们通过对高校化学实验室废水的考察 , 选择了含 铜和铅的 废水进行 研究. 首先对 D113、 D72 和 732 这三种树脂进行筛选 , 确定采用 D113
The treatment of laboratory wastewater containing copper and lead by big aperture cation exchange resin
YA N G X iu Pei
1, 2
, JIN Yu X iu , CA I Duo Chang
3. 3 响
废水起始 pH 值对重金属离子去除效果的影
分别将原废水的 pH 调至 2. 0、 3. 0、 4. 0 、 5. 0 、 - 1 6. 0, 然后以 2. 0 mL min 的速度流过交换柱 , 测 定流出液中各重金属离子的浓度. 不同 pH 值与流 出液中各重金属离子浓度关系见图 3. 可以看出 , 初始 pH 值的 变 化 对 离 子交 换 树 脂 吸 附、 置换 Cu2+ 、 Pb2+ 的 能力 影响 很大 . 酸 性 越强 对 Cu 2+ 、 Pb2+ 的吸附、 置换越差 , 这是由于弱酸性阳离子树 脂在强酸性 条件 下首先 置换的 是 H + , 然 后才是 Cu2+ 和 Pb2+ , 而且使吸附在离子交换树脂上的金 属离子解析出来 , 从而降低了吸附量, 导致流出液
装入离子交换柱, 将 50 mL 含铜和铅的 模拟废水 ( 含 Cu 2+ 150 mg L - 1 、 Pb2+ 100 mg L- 1 ) 自上而下 加入使其流过树脂层 . 流速控制在 2. 0 mL min1
的条件下, 采集流出液, 定容到 100 mL, 用原子吸 收分光光度法测定铜和铅的浓度 , 并计算出铜和铅 的去除率 . 重金属离子去除率及不同树脂溶胀情况 见表 1. 结果显示 , 所选用的三种阳离子 交换树脂 在相同的试验条件下, 对各重金属离子的去除率都 很高 , 均达到 98% 以上. 但试验中发现 D72 型树脂 易脱色使流出液呈微黄色, 不宜选用 ; 732 型树脂 溶胀性较其他两种树脂大, 过大的溶胀性使装置利 用率 低 , 同 时 树 脂 使用 寿 命 也 短, 也 不 宜 选用 ; D113 型树脂具有交换容量高, 体积变化小 , 化学稳 定性、 抗污染、 抗氧化性能好 , 使用过程中不会结块 等优点. 故本试验选用 D113 大孔型弱酸性丙烯酸 系阳离子交换树脂 .
图4 F ig. 4 温度与流出液中各重金属离子浓度的关系 T he r elatio n of temperature and the concentration of heavy metal ion in effuse liquor