利用阴离子交换树脂处理模拟含铬废水的研究及最佳工艺条件分析

利用阴离子交换树脂处理模拟含铬废水的研究及最佳工艺条件分析

阴离子交换树脂处理模拟含铬废水研究 闫轶芳，陈福备 （广西工业职业技术学院石油与化学工程系，南宁） 摘要：以含Cr（VI）300mg·L-的模拟废水200mL为试验溶液，采用单因素试验法，研究20l×7阴离子交换树脂处理含铬废水。研究交换过程中不同废水pH值、处理时间、树脂投加量、废水流速对处理效果的影响。静态交换的最佳工艺条件为：pH值为3～3.5、交换时间3h、树脂投加量2.5g、固定废水初始浓度300mg·L-、流速20BVh·（床体积）。 动态交换试验表明，可处理的废水量约为65 BVh·～，树脂的吸附容量在19.496 mg·g-以上，处理清液达到65 BV时Cr(VI)浓度仍能达到国家排放标准。关键词：阴离子交换树脂；模拟；含铬(VI)废水；处理。中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1671.9905(2011)05.OO46.04水体中的铬污染主要来源于制革、电镀等排放的废水及用于处理含Cr(VI)废水的铬盐强碱性阴离子交换树脂。

铬在水中主要以三价和六价形式存在，采用单因素影响法研究了离子交换树脂处理含铬废水。其中六价铬毒性很大，约为三价铬的100倍。当水中六价铬含量大于0.1mg/L时，就会对人体产生毒性。农业灌溉或水产养殖中混入的过量含铬废水，经食物被人体摄入后会致癌，对人体皮肤黏膜也有刺激性。国家明确规定工厂排放的六价铬最高浓度为0.5mg/L。因此，含铬废水、废渣的处理成为全球关注的热点问题。国内外治理铬污染的方法很多[3]，主要是化学热磁搅拌器法。 处理法、离子交换处理法、电解处理法、吸附处理法、液膜分离法、生物化学法、不溶性淀粉黄原酸酯（ISX）处理法、超临界处理法、离子浮选法等。取适量201x7树脂于烧杯中。

加4倍量去离子交换法是将用离子交换剂浸泡在离子水中18～20小时后漂洗至澄清的方法。然后加入4倍量离子与水中的离子进行交换反应，除去水中的1otol·L的HCI溶液。浸泡8小时后倒出酸液，用铬离子法。采用阴离子交换树脂，可以有效的除去离子水至中性：加4倍量1otol·L的NaOH溶液，即可除去废水中以铬酸盐或重铬酸盐状态存在的Cr。浸泡8小时后倒出碱液，用去离子水洗至（VI），用阳离子交换树脂，即可除去废水中的Cr。至中性，减压过滤至无水滴，置于广口瓶中备用。除去废水中的（III）等金属离子。 研究表明，离子交换树脂法1.2.2原料制备处理效果好，设备简单，操作方便，成本低，对模拟含铬废水pH值不同：直接使用重铬酸钾无二次污染等，特别适合处理用去离子水浓缩后用硫酸调节得到的pH值较低、水量小、出水要求高的废水]。含Cr(VI)分别为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5。本文以模拟含铬废水为试验溶液，选取201x7 300mg·L模拟含铬废水。作者简介：闫义芳，女，广西宾阳人，主要从事精细化工产品开发及产品性能研究。

通信地址：广西南宁市秀岭路37号广西工业职业技术学院石油与化学工程系，联系电话： 。，电子邮箱：@163.corn收件日期：2011-01.20第5期闫义芳等：阴离子交换树脂处理模拟含铬废水研究47 1.2.3静态交换实验步骤+O.0023，R2=0.9992。式中A为吸光度，C为一定pH值下模拟含300mg·Cr(VI)的Cr(VI)浓度，单位为mg·。将200mL废水置于碘容量瓶中，加入适量树脂，按设计时间进行离子交换处理。 处理后取上层清液50 mL测定其吸光度值，然后根据有关计算公式计算处理后清液中Cr(VI)的浓度，并稀释一定倍数，即为在本分光光度法可测范围内树脂的交换容量。1.2.4动态交换实验步骤②取50 mL试液置于比色管中。称取5.0000 g（1BV）树脂置于交换柱中（按与标准溶液的测定步骤相同测定其吸光度，根树脂层应无气泡）。加入一定pH值的含300 mg·L Cr(VI)的模拟废水，使100 mL·h-1中Cr(VI)的浓度。

（约20BV·h-1）通过交换柱，间隔0.5～1h（3）数据处理方法收集1 50mL体积的出水，测定其吸光度值，按下式计算Cr(VI)浓度。以累积体积为横坐标，以出水Cr(VI)浓度Q：×为纵坐标，确定废水以·4计算实验结果。当流速为（约20BV·h）通过交换柱时，树脂已具备处理废水的能力。计算动态吸附条件下树脂对Cr(VI)的吸附容量。c0——模拟含Cr(VI)废水的初始浓度，4计算动态吸附条件下树脂对Cr(VI)的吸附容量。 1.2.5 分析方案C 将模拟含Cr(VI)废水采用树脂离子交换-二苯碳酰肼分光光度法[刮削，测定原理是在酸性溶液中，六价离子与二苯碳酰肼反应生成紫红色化合物，用分光光度计在721波长处测定溶液的吸光度。 2 结果与讨论 (1)标准工作曲线的绘制 2.1 静态交换试验结果与讨论 将0、0.20、2.10、0.40、0.60、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00 mL铬标准溶液(含铬1.000 mg·L-1)分别加入9个50 mL比色管中。 不同pH值的模拟含Cr(VI)废水初始浓度为0、0.20、2.10、0.40、0.60、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00 mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀。

标准溶液浓度为300 mg·L~(-1)，用量为200 mL，树脂用量为3 g，交换时准确加入0.5 mL(1+1硫酸溶液)、0.5 mL(1+1磷酸溶液)、2 mL显色剂，摇匀，放置5 h。用721分光光度计配30 mm比色皿，在540 nm波长处测定标准溶液的吸光度，以去离子水为参比，试剂为空白。扣除空白溶液的吸光度后，以标准溶液的最终吸光度为吸光度。以标准溶液Cr(VI)浓度为横轴，吸光度为纵轴作图，得到图1，拟合方程为：A=I。 图2 pH值与吸附量关系由图2可以看出，当模拟含Cr(VI)废水pH值为3～3.5时，树脂的吸附量最大，因此废水pH值应选择在3～3.5之间。 2.1.2时间的影响Cr(VI)浓度/mg·L-1模拟含Cr(VI)废水pH值为3.5，初始浓度为300mg·L-1，废水体积为200mL，树脂投加量为3g，进行时间变化试验，测试结果如图3所示。

适宜的树脂用量为2.5g，即当废水中含有300mg·mL的Cr(VI)时，交换达平衡，因此交换时间为3h。2.2动态交换实验结果与讨论树脂用量为5.000g(约5mL=1BV，BV为床层体积)，模拟废水pH值为3.5，含有300mg·mL的Cr(VI)，废水流过交换柱的流速为100mL·mL，测试结果如图6所示。1.2l同时，h0.8图3时间与吸附量关系曲线o.62.1.3树脂用量的影响含Cr(VI)的模拟废水pH值为3.5，初始浓度为300mg·L-1，废水体积为200mL。 改变树脂用量，试验结果如图4所示。图6 出清液累计体积与出清液浓度Or(Vl]关系由图6可以看出，模拟废水pH值为3.5，含Cr(VI)300mg·L-，当流速为100mL·h（约20BV·h）通过交换柱时，树脂可处理废水约65BV，树脂的吸附容量较大，在19.496mg·g以上，当处理清液达到65BV时，Cr(VI)浓度仍能满足国家排放标准。

树脂盘，g3结论图4树脂用量与废水处理后清液中Cr(VI)浓度关系如图4所示，随着树脂用量的增加。离子交换（1）固定含Cr(VI)废水初始浓度·-t，离子交换后清液中Cr(VI)浓度不断降低，当树脂用量增加至200mL时，单因素试验法表明，离子交换后清液中Cr(VI)浓度变化不大。状态交换时废水最佳pH值为3～3.5，树脂用量达到2.5g后交换时间为3h，处理后的废水中Cr(VI)浓度已达到国家排放标准（Cr(VI)浓度满足国家排放标准，树脂吸附0.5mg·L-'）。Cr(VI)用量较大，可达19.987mg·。 (2)当pH值为3.5时，含300mg·L Cr(VI)的模拟废水以100mL·h(约20BV·h)的流速通过交换柱时，该树脂可处理约65BV的废水。该树脂的吸附容量大，处理后的清液中Cr(VI)浓度达到65BV时仍能达到国家排放标准。参考文献：[1]范莉，张建强，程鑫，等.离子交换法和吸附法处理含铬废水研究进展[J].水处理技术，2009.

树脂投加量，g 图5 树脂投加量与树脂吸附容量关系34．从图5可以看出，随着树脂投加量的增加，树脂的吸附量增加。[2] 徐建军，李亚峰. 含铬废水的处理方法[J]. 辽宁化工，第5期。闫益芳等：阴离子交换树脂处理模拟含铬废水的研究。39(2):143-146。[5] 唐树河，徐芳，王静萍。离子交换法处理含Cr(VI)废水。[3] 刘存海，朱玉峰，张光华。含铬废水处理技术概述及水研究[J]. 应用化工，2007，36(1):22-25。[6] ． 87. 二苯基苯并酞分光光度法测定水中六价铬 [4] 徐玲, 王成端, 姚兰. 离子交换树脂处理含铬废水的研究 [S]. 工业安全与环保, 2007, 33(11): 12-13。 [7] -1996, 污水综合排放标准 CS]。 (VI)-fang,-bei (, ＆,, China): (VI)300ms／。pH，，．， ：pH 3-3．5， ，．． 5g；(Vt)／L，／h。 nad， as， 19．496mg／s，Cr(VI)． ：；；r(VI); ·j■} -● —● -||，●k ·-} jk ，j■}-' -}1_夏|r —9■} · -：- -j'1-；1-'■ ·|I1Ik · （续第3页） [2]邵景伟，陈建锋，郭养浩，等. 水提取制备栀子黄色素及其稳定性研究[J]. 沈阳农业大学学报，2006，37（6）：857-861。 [3]陆炜，钱华，张伟明，等. 高压脉冲电场在食品加工及天然产物提取中的研究现状与展望[J]. 安徽 [6]姚忠明，吕小玲，褚树成. 栀子黄色素提取工艺研究[J]. 中国调味品学报，2009，34（11）：84-87。 [4]王英珍,郭有录,苏永清.微波辅助水浴法与直接水浴法的比较——微波提取法与传统提取法的比较[J].天津轻工业对栀子黄色素提取的比较研究[J].中国调味品杂志,2001,39(4):20-23。