离子交换法在废水处理中的应用_陈秀芳

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苯酚废水处理
许多工业废水每升都含有数千毫克的苯酚，这不仅存在污染问题，
而且在经济上使一种有价值的原料也损失了。 离子交换既从这种废水里 除掉了苯酚， 又可以以可用的形式加以回收。 苯酚是一种弱酸， 可用阴离 子树脂作为吸附树脂。强碱性离子交换树脂对酚的吸附性能好， 但难以 再生， 所以含酚废水的处理一般采用弱碱性树脂。 张丽珍 ]H ^ 通过 " 种树脂对 含酚废水的吸附，确定大孔性树脂对酚的吸附性能较好。大孔性树脂本身 是苯乙烯骨架， 与苯酚的结构相似， 具有较好的亲和能力。而且确定了吸附 苯酚的最佳工艺条件， 如溶液的浓度和 >P 值， 酚吸附的、 较佳的均是偏酸 性， 溶液的浓度越高， 对酚的吸附越好。离子交换树脂的解吸， 有效的溶剂 是甲醇和丙酮， 或者是稀的碱性溶液再生。其工作原理如下：
，该废水排放不但会造成严重的环境污染，而且会造成企业有效资 ’ N X） 源的浪费， 带来较大的经济损失。云天化集团比较了国外较成熟的废水 治理技术（如生化法、汽提法、膜分离法、离子交换法以及氧化还原法 ） 后， 选择了离子交换法， 它不但能有效治理污染物使出水达标排放， 具备 环保效益， 而且它能回收、 提浓再生产品硝酸铵而具备经济效益。 其工作 原理如下： TP \ QP" \ # TQP" \ P \ B 运行 C TSP \ QSH = # TQSH \ SP = B 运行 C TQP \ PQS# TP \ QP" QSH B 再生 C TQS \ QPSP# TSP \ QP" QSH B 再生 C
科技情报开发与经济 （JGG" ） 文章编号： !GGI = EGHH GF = G!"# =Baidu NhomakorabeaGJ
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JGG" 年
第 !" 卷
第F期
收稿日期： JGG" = G" = !J
离子交换法在废水处理中的应用
陈秀芳
摘 要： 随着离子交换树脂的发展， 离子交换法在废水处理中的应用越来越广泛。介绍 了离子交换技术在化肥废水、 含铬废水、 含酚废水处理中的应用， 阐述了在废水金属离 子的回收过程中离子交换的原理及应用。 关键词： 废水处理； 离子交换树脂； 离子交换技术 中图分类号： KFGH 文献标识码： <
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B 责任编辑： 胡建平 C 厂， 山西省河津市， G"HHGG;
年毕业于上海机械学院工程热物理专业，工程师，中铝山西企业煤气分
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第一作者简介： 崔世谦， 男， 山西省临猗县人， !DE# 年 !! 月生， !D#F
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渔业方面的应用
离子交换也用于渔业， 其中水是循环利用的。由于氨对大多数鱼类
有毒害作用， 为了维持鱼类的正常生活， 要求完全除去氨。 但是渔业需要 水的温度比较低， 大约 !7 R ， 这一温度对许多生物方法不太适合， 一般 生物处理废水的温度要求在 <7 R B 67 R ，因此选择离子交换法去除水 中的氨是最佳的方法。
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陈秀芳
离子交换法在废水处理中的应用
本刊 $ % &’()* +,+- &’(). /0(123. 145
咨询与建议
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含铬废水处理
含铬废水是电镀工业中数量最多的一种工业废水，据有关资料介绍，
废水通过 > 型树脂，用 > 型树脂交换过程中产生的可抵消因 以防止正在被交 D>" ;>、 D>6 的累积增加而导致的交换液 A> 值的增高， 换的 9H< ? 与 D>" ? 重新络合及生成 9H I ;> J < 沉淀。 再生液用 7. C &3) K L B ! &3) K L 的 >< M;" 溶液或者可利用三乙醇胺顺流再生。采用双柱串联运行 方式， 提高树脂的工作容量并使出水水质达标。 $NOP 体系镀铜已成为取代剧毒的氰化镀铜及焦磷酸盐镀铜的新工 艺， 这在避免对操作人员及环境造成危害的同时， 也带来大量的 9H % $NOP 络合废水。铜络阴离子主要以 9HQ< % 形式存在， 游离的 $NOP 主要以 Q" % 和 可发生如下反应： 9HQ< % 的形式存在。该废水经阴离子交换树脂时， "=9) ? Q" % # =" Q ? "9) % 6=9) ? >Q6 % # =6 >Q ? 69) % <=9) ? 9HQ< % # =< 9HQ ? <9) % <=< 9HQ ? Q" % # =" Q ? <9HQ< % 6=< 9HQ ? <>Q6 % #<=6 >Q ? 69HQ< % I! J I< J I6 J I" J IC J
离子交换树脂是一种含有活性基团的合成功能高分子材料， 它是由交 联的高分子共聚物引入不同性质离子交换基团而成。 离子交换树脂具有交 换、 选择、 吸附和催化等功能。近年来， 随着离子交换技术的不断发展， 在树 脂合成方面， 除凝胶型树脂性能有很大改进外， 还合成了交换速度快、 机械 强度大、抗污染能力强和化学稳定性好的大孔离子交换树脂，使离子交换 树脂在废水处理领域的应用不断扩大， 越来越显示出它的优越性。由于废 水排放标准日益严格， 废水处理正向着离子交换方向发展。应用离子交换 树脂进行工业废水处理，不仅树脂可以再生，而且操作简单、工艺条件成 熟、 流程短， 目前在废水处理方面得到了大量应用。在工业废水处理中， 离 子交换树脂主要用于回收重金属、 贵金属和稀有金属， 净化有毒物质， 除去 有机废水中的酸性或碱性的有机物质如酚、 酸、 胺等。
再通过 !7 8 D’9) 再生， 再生过程的反应为 I ! J ，I < J ，I 6 J 式的逆反 应。再生液中 9H< ? 和游离 $NOP 浓度的峰值不同时出现，由此可预测， 再生液 9H 和游离 $NOP 峰值出 9H % $NOP 络合废水流经树脂床层越高， 现的位置相距越远， 因此可采用多柱串联的方法， 将 9H 和游离 $NOP 部 分富集分离 E @ F 。
J ! 化肥废水处理
化肥厂废水含有大量的 QP" \ 离子和其他的含氮化合物，用生化法 进行硝化 = 反硝化去除 QP" \ 是非常有效的，但 QP" \ 的硝化作用需时 长，脱硝阶段又需补加碳化物源，因此限制了此种方法在化肥厂废水处 理中的应用。离子交换对硝酸铵化肥厂废水处理是有效的。 X&(?*: @
等研究指出：当 QP" 浓度低于 HJI 0’ N X，QSH 浓度低于
\ =
通过强酸性阳离子交换树脂去除铵离子， 然后再用弱碱性阴 !FE 0’ N X 时， 离子交换树脂去除硝酸盐。阳离子交换树脂用 IE _ PJ@S" 再生， 阴离子交 换树脂用 !E _ QPHSP 再生， 两种再生流出液经混合、 中和后， 送入蒸发器 浓缩， 与生产的液体肥料混合， 出水 QP" \ 为 #; F 0’ N X， QSH = 为 F; G 0’ N X。 采用了离子交换法。 何云 ] J ^ 在云南云天化集团硝铵废水的处理中， （" 0H N %） 硝铵氨氮废水是氮肥装置的主要生产废水， 其废水流量小 ， 浓 （浓度最高时， 度高 氨氮 !!; !" ’ N X， 其中游离氨 !; FJ ’ N X， 硝酸根 H"; JJ 题， 从而保证焙烧炉正常使用煤气。
镀铬中所使用的铬酸， 在镀件上沉积的只占 !7 8 ， 其余都通过不同途径排 放于废水中， 因此， 对含铬废水如不加处理， 不仅是资源的极大浪费， 而且 也将对环境造成污染， 严重危害人体健康。目前， 我国电镀含铬废水处理方 法主要采用还原沉淀法、 反渗透法、 电解法、 铁氧化法、 离子交换法等。离子 “二次污染” 交换法处理含铬废水有许多优点， 该法不仅不会产生 ， 而且排 出的废水经治理后可以循环利用， 并可实现铬酸的回收利用。离子交换不 需改变铬的氧化态就能直接从溶液中除去铬酸盐。六价铬以阳离子 （9:;"< % ） 形式存在， 可被氢氧型或盐的强碱性离子交换剂去除： <=;> ? 9:;"< % # =< 9:;" ? <;> % <=9) ? 9:;"< % # =9:;" ? <9) % 由上式可见，一个铬原子需要占据交换剂的两个活性中心，因此假 （9:< ;@< % ） 形式被交换， 则交换剂的理论交换容 如六价铬以重铬酸根离子 量是铬酸根离子的 < 倍： <=9) ? 9:< ;@< % # =< 9:< ;@ ? <9) % 加酸可使铬酸盐转变为重铬酸盐： >? — # 9:< ;@< % 9:;"< % —— ;> % 进入离子交换柱之前， 冷却塔排出液要酸化， 使 A> 值达到 " B C ， 以 充分完成上述反应。 强碱性交换树脂用苛性钠和盐的混合液进行再生， 其中苛性钠使重 铬酸盐转化为容易再生的铬酸盐， 铬酸盐可被过量的氯离子淋洗下来。 交换树脂也能单独用 D’;> 再生。 但是交换树脂以氢氧型进行操作循环 时， 交换树脂内部有形成金属沉淀物的危险。另一方面， 只用 D’9) 不可 能使交换树脂完全再生， 尤其当交换树脂被很牢固吸着的重铬酸盐所吸 附时， 更是如此。由于 D’9) 对铬酸盐离子的再生效果低， 所以从碱性交 换树脂上淋洗铬酸盐时， 有托尾的趋势。 因此， 除非使用高效的再生剂树 脂除去足够的铬酸盐， 否则就可能出现： 随着每一交换周期的进行， 交换 容量将逐渐下降 E " F 。 （A>%6 ） 武贵桃 E C F 等在实验中发现当酸性含铬废水 通过 ;> 型阴离 子交换树脂时， 9:G ? 与阴离子交换树脂上的 ;> % 发生交换： <=;> ? >< 9:< ;@ # =< 9:< ;@ ? <>< ; 把已达到交换平衡的交换树脂用 D’;> 进行再生，9:G ? 以铬酸钠的 形式回收， 其反应如下： =< 9:< ;@ ? <D’;># =< 9:;" ? D’< 9:;" ? <>< ; =< 9:;" ? <D’;>#<=;> ? D’< 9:;" 铬酸钠可以通过一个 > 型阳离子交换柱转换为铬酸。 <=> ? D’< 9:;" # <=D’ ? >9:;" 碱液用量尽可能少， 再生后阴离子交换柱用水洗涤至中性备用。再 生液在通过一个 > 型阳离子交换柱进行脱钠就可得到铬酸溶液， 收集于 回收瓶中。