离子交换树脂在水处理中的运用 16页

离子交换树脂在水处理中的应用\n一、离子交换树脂的组成和分类二、离子交换反应的原理三、离子交换树脂的应用\n一、离子交换树脂的组成和分类1、离子交换树脂的组成无机离子交换剂离子交换剂磺化煤有机离子交换剂（如：离子交换树脂）骨架离子交换树脂功能基的组成可交换离子\n2、离子交换树脂的分类\n二、离子交换反应的原理在水溶液中，连接在离子交换树脂固定不变的骨架上的功能基能离解出可交换离子，这些离子在较大范围内可以自由移动并能扩散到溶液中。同时，溶液中的同类型离子也能扩散到整个树脂多孔结构内部，这两种离子之间的浓度差推动它们互相交换，其浓度差越大，交换速度就越快；同时由于离子交换树脂上所带的一定的功能基对于各种离子的亲和力大小各不相同，所以在人为控制的条件下，功能基离解出来的可交换离子就可与溶液里的同类型离子发生交换。阳离子交换过程可用下式表示：R—A++B+=R—B++A+(1)阴离子交换过程可用下式表示：R+C一+D一=R+D一+C一(2)\n\n三、离子交换树脂的应用1．盐溶液中有用元素的提取和回收从盐类水溶液中提取有用元素，是利用离子交换树脂能从溶液中有选择性地吸附某种离子的特性。D296对铼有较好的吸附作用金、铂和银以阴离子络合物存在如PeCl62-，Au(CN)2-，Ag(CN)2-，Ag(S203)4-,用离子交换树脂将其回收。\n2．水的软化水中的Ca2+、Mg2+含量在0.4mmol／L以上时称为硬水。如果硬水中含有HCO3-时，则加热时会产生CaCO3和MgCO3沉淀，锅炉在使用这种水时在运行中会有结垢，造成危害。离子交换法软化水，是将水中的Ca2+、Mg2+除去，使水软化，因此实质是一种化学脱盐法。软化水系统一般以减少水中的钙镁离子的含量为主，有些软化系统中还可以去掉水中的碳酸盐，甚至还可以降低水中的阴阳离子的含量。\n\n3．除盐水、纯水、高纯水的制备(1)离子交换除盐工艺用离子交换树脂制取去离子水的工艺过程是使原水先通过强酸性阳离子交换树脂除去阳离子，再通过强碱性阴离子交换树脂去掉阴离子。选用何种除盐水系统和设备主要依据出水质量、系统产水量及进水水质情况。(2)纯水、高纯水的制备高纯水除对水中残余无机盐的含量要求极严格以外，对水中的各种金属离子的含量、有机物的含量、微粒粒径、微生物的数量均有严格的指标；纯水系统的对象与高纯水的相同，超纯水系水质接近于理论值的纯水。\n4．工业废水的处理(1)处理含汞废水阳离子交换树脂，如00l×7、SG一1等可用于处理以Hg形式存在的酸性废水，而对于碱性废水，可用弱酸树脂处理，如KB4P-2对汞的交换容量最高达9mmol／g。强碱性阴离子交换树脂，如Amberlite、IRA400、Vionite、AT2l等对[HgCl4]2-的亲和力很强，被普遍应用于处理氯碱厂的含汞废水。特点：用树脂交换法除汞作为化学法的二级处理系统，能保证达到排放标准，且能实现封闭循环、连续稳定的运行，排放的废水可作为冷却水加以回用；应用树脂交换法还能对废水起到脱色作用，处理的水清晰透明。失效后的树脂不再回收，作为汞废渣回收汞，防止了二次污染。因此，应用离子交换法处理低浓度含汞废水，有明显的社会效益和经济效益。\n(2)处理含铜废水较高浓度的铜对生物体有毒性，且排入水体的铜可通过食物链被生物大量富集，人体摄入过量铜会导致腹痛、呕吐、肝硬化等。离子交换树脂可有效地除去废水中的cu2+，以达到高度净化，并有利于资源的再生。阳离子交换树脂001×7处理以Cu2+形式存在的含铜废水，铜回收率达99％。阴离子交换树脂，如201×7、AmberliteIRA68、IRA一93等已成为处理冶金、电镀等工业部门排出的铜络离子废水的主要材料。螯合树脂对Cu2+具有很强的螯合能力，因此，螯合树脂最适合于处理体系比较复杂、含铜量较低的含铜废水。\n(3)处理含酚废水酚是一种酸性物质，因此可用强碱性阴树脂处理含酚废水。树脂对酚吸附的好坏与酚液的浓度、pH值及所含杂质有关，酚浓度越大，树脂的吸附量越高；pH值以接近中性较好；酚液所含杂质不同吸附情况也不相同，中性盐的存在对吸附影响不大；此外，温度越高，树脂对酚的吸附量越低。用弱碱离子交换树脂处理含酚废水，设备简单，操作方便，树脂再生后可反复使用，成本低，处理效果好，是一种比较理想的处理方法。张丽珍等通过试验考察了四种树脂处理含酚废水的性能，结果表明：溶液的pH值和浓度是影响树脂吸附酚的重要因素。溶液含酚浓度高，吸附好。吸附较佳的树脂pH值各不相同，在试验的四种离子交换树脂中，大孔树脂对酚的吸附量最高，解吸也最彻底，并且集中。主要因为大孔树脂本身是苯乙烯骨架，与苯酚结构相似，具有较好的亲和能力，对酚的吸附最好，四种树脂中，大孔树脂最适合用于含酚废水的处理。\n(4)处理含铬废水铬在水中主要以三价和六价形式存在，其中Cr+毒性很大，大约是Cr3+的100倍，若水中Cr6+含量大于0．1mg／L，就会对人体产生毒害作用。含量超标的含铬废水混入农业灌溉或水体养殖中，经食物摄人人体，将会引起癌症，而且对人体皮肤、黏膜有刺激性，严重威胁人类的健康。吴克明等选用D370弱碱性阴离子交换树脂处理钢铁钝化含铬废水，通过静态试验考查了pH、振荡时间和离子交换树脂用量对吸附效果的影响，使用反应柱动态试验法研究了树脂的再生，得到了令人满意的结果。阴离子交换树脂处理钢铁钝化含铬废水时对Cr+有很好的去除效果，在Cr+为116mg／L，pH为3左右时，动态试验表明可实现Cr+残余浓度符合国家标准。\n(5)处理含钼废水自20世纪60年代末期就有关于采用离子交换法从工业废水中回收钼的报导。迄今为止，离子交换法仍然是治理含钼废水的最主要方法。张建国在研究低价钼酸聚合物的201×7强碱性阴离子交换树脂上的吸附机理后指出：低价钼酸聚合物与树脂的交换速度较钼酸盐慢得多。究其原因，认为低价钼酸聚合物主要以六聚合物与树脂交换，而钼酸盐以四聚合物被吸附。且凝胶型树脂的孔径很小，故低价钼酸聚合物在树脂中的扩散阻力较大，导致交换速度较低。\n谢谢观看@稻壳儿Docer出品