离子交换树脂处理重金属污染的水

高子交换树脂处理重金属污染的水计建洪【摘要】以铜离子为例，分别采用D001大孔型强酸性阳离子树脂和001*7强酸性凝胶型阳离子树脂处理重金属离子污染的水，主要考察了流速、溶液的起始pH值、温度等因素对离子交换树脂去除铜离子效果的影响.实验表明，凝胶型离子交换树脂和大孔型离子交换树脂相比，因为孔径相差十分悬殊，所以大孔型树脂的孔道扩散速度要比凝胶型树脂快的多.在较高的温度下有利于离子交换反应的进行，废水初始pH值为5.0~6.0进行处理效果较好.【期刊名称】《天津化工》【年（卷），期】2011（025）002【总页数】3页（P60-62）【关键词】离子交换树脂;重金属离子;污染的水【作者】计建洪【作者单位】江阴职业技术学院化纺系，江苏，江阴,214433【正文语种】中文【中图分类】TQ425.9001*7型阳离子交换树脂（江阴市有机化工厂）；D001型阳离子交换树脂（江阴市有机化工厂）；721型分光光度计；五水硫酸铜，盐酸（均为分析纯）；实验用水均为去离子水。试验所选用的树脂均为阳离子交换树脂，新的阳离子交换树脂含有大量的杂质，使用前需按常规方法进行预处理。为减少本次实验对环境带来的污染，我们配制的重金属污染的水（简称废水）中只选了一种重金属离子Cu2+作为代表。将废水以试验要求的不同的流速、温度和pH值自上而下注入离子交换柱内，采集交换柱流出液，用分光光度法测定处理前后废水中铜的浓度。用50mL的酸式滴定管作为交换柱，内填15cm的离子交换树脂。交换柱内设有上脱脂棉和下脱脂棉来保证整个离子交换过程中不引起树脂层松动。二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度法。将树脂装入50mL的酸式滴定管中，柱长约20cm。废水分别以7.5mL/min、5.0mL/min、3.75mL/min、2.5mL/min、1.5mL/min、0.75mL/min和0.5mL/min的流速流过离子交换柱，交换完毕后采集流出液，分别测定流出液吸光度。流速与流出液吸光度关系见图1和2。可以看出，大孔型离子交换树脂中当流速大于1.5mL/min时，铜离子的浓度（以吸光度记，因为吸光度越大则铜离子的浓度越大，以下同）随着流速的变缓而降低,这是由于流速较快时，相当于在离子交换柱中的交换时间较短，水中的部分铜离子还没有来得及扩散到树脂的有效交换位置与树脂的活动离子发生离子交换反应，就随原水流出交换柱，导致流出液中铜离子浓度较高。当流速在1.5mL/min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，因此用大孔型离子交换树脂处理流速控制为1.5mL/min。而凝胶型相比则较缓慢，流速控制为小于1mL/min，试验中发现所选用的两种阳离子交换树脂在相同的试验条件下，对铜离子的去除率都很高，均达到99%以上。001*7型树脂易脱色使流出液呈微黄色，不宜选用，故本试验选用D001树脂处理废水。分别将原废水的pH调至1.5、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0,然后以1.5mL-min-1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值与流出液中铜离子浓度关系见图3。可以看出，初始pH值的变化对离子交换树脂吸附、置换Cu2+的能力影响很大。酸性越强对Cu2+的吸附、置换越差，而pH>4后，铜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6.0左右进行处理。将原溶液的pH值调至5.0~6.0，并以1.5mL・min-1的流速进入交换柱，在温度为40C、100C、200C、250C、300C、450C、600C、750C条件下进行试验。温度变化对流出液铜离子浓度的影响见图4。由图4我们可以看出，温度对流出液中铜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D001树脂吸附铜离子宜在室温下进行。分别取铜标准溶液（5mg/L）0mL、0.20mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、5.00mL于50mL容量瓶中，稀释至标线，测定吸光度，绘制吸光度对铜含量的工作曲线。由实验数据可得工作曲线（见图5）。在上述单因素试验的基础上，对含铜离子的水样进行处理试验。调节废水pH=5.0~6.0，在室温下，50mL废水溶液以1.5mL/min的流速流经交换柱，测定流出来的水中铜离子的浓度（吸光度为0.008，查工作曲线可得铜离子的浓度约0.01mg/L），结果列于表1。可以看出，在最佳条件下，对废水中的铜离子交换法处理后，出水水质各项指标都达到《国家污水综合排放标准》（GB897821996）中的一级排放标准。采用离子交换法去除水中的铜离子效果好,操作方法简便、实用性强,水中残留的铜的质量浓度低，满足水质标准的规定含量。溶液的pH值对水中的铜的去除率有影响，在pH=6左右，去除铜效果最好；原水的温度在20~30C时，树脂的吸附容量大，铜的去除率也大。凝胶型离子交换树脂和大孔型离子交换树脂相比，因为孔径相差十分悬殊，所以大孑L型树脂的孔道扩散速度要比凝胶型树脂快的多。对于铜浓度为150.0mg/L的废水，在优化的条件下经大孔型阳离子交换树脂交换后，废水中铜的浓度降为0.01mg/L,出水pH为6.5，低于国家《国家污水综合排放标准》(GB897821996)中的一级排放标准。该法工艺简单、管理方便，有利于实现对重金属离子的回收与利用，同时可避免二次污染，该方法在处理重金属离子污染的水时较其它方法具有独特的优点，适合高校、企业、科研单位等的