离子交换树脂：工业废水处理的多功能材料，应用广泛且前景广阔

离子交换树脂：工业废水处理的多功能材料，应用广泛且前景广阔

前言

离子交换树脂（IER）是一种人工合成的含有活性基团的功能高分子材料，是一种带有不同性质离子交换基团的交联聚合物。离子交换树脂具有交换、选择、吸附、催化等作用。在工业废水处理中主要用于回收重金属及贵、稀有金属，净化有毒物质，去除有机工业废水中的酚、酸、胺等酸性或碱性有机物质。

离子交换树脂法曾是我国工业废水处理中应用最为广泛的技术之一。20世纪70年代中期，离子交换树脂首先用于处理含铬废水，达到了去除危害、回收铬酸、循环使用大量水的三重目的。此后，离子交换树脂法在我国大中城市工业废水处理行业中得到广泛应用。近年来，离子交换法由于处理量大、能去除多种金属离子和酸根离子、处理水质好、可重复使用等特点，日益受到重视，成为重金属工业废水处理的主要方法之一。

目前使用的离子交换树脂按所含功能团的性质可分为阴离子交换树脂、阳离子交换树脂、两性离子交换树脂、螯合树脂和氧化还原树脂等。利用离子交换树脂进行工业废水处理及净化浓缩，不但树脂可以再生，而且操作简单，工艺条件成熟，流程短。

1、螯合树脂的定义及特点

螯合树脂（）是一类能与金属离子形成多配位配合物的交联功能高分子材料。螯合树脂吸附金属离子的机理是树脂上的功能原子与金属离子发生反应，形成类似于小分子螯合物的稳定结构，而离子交换树脂的吸附机理是静电效应。因此，与离子交换树脂相比，螯合树脂与金属离子的结合力更强，选择性更高。广泛应用于各种金属离子的回收分离、氨基酸的裂解、湿法冶金等，具有处理效果好、吸附、解吸性能稳定、重复使用性好、操作简单、不产生二次污染等特点。

2、螯合树脂在锂液净化中的意义

随着锂电池在新能源电动汽车上的应用和推广，我国市场对碳酸锂的需求量迅速增长。碳酸锂的纯度对锂电池的性能有着重大影响，但我国作为碳酸锂生产大国，却无法满足国内日益增长的高纯碳酸锂需求。每年从日本进口大量高纯碳酸锂，对国内新能源产业的发展有着很大的阻碍作用。在净化生产中应用离子交换系统的主要目的是去除杂质。料液中单价离子浓度很高，为消除单价离子的干扰，所采用的离子交换树脂应对二价离子有较强的选择性，传统的阳离子交换树脂易影响交换效率，因此选用螯合型树脂。该类树脂能从碱金属（锂、钠、钾）盐溶液中选择性吸附碱土金属（钙、镁、锶、钡等）离子及其他二价及以上金属离子。

3.离子交换树脂的工作机理

当含有钙、镁离子的原水通过离子交换器的吸附层时，水中的钙、镁离子与螯合树脂发生反应，同时释放出氢离子。这样，从交换器流出的水中就不含二价离子了。当螯合树脂对钙、镁离子的吸附量达到一定程度时，出水硬度就会增大。此时离子交换器根据预定的程序自动对吸附剂进行再生，采用较高浓度的酸溶液对饱和的螯合树脂进行吸附，使饱和的树脂再生，恢复吸附性能。

4.海普工艺解决方案

是一家专注于高性能吸附剂、催化剂研发及其工艺应用的高新技术企业。以自主研发的系列高性能吸附剂和催化剂产品为核心，配合自主研发的工艺技术，海普已成为环保及资源循环利用领域专业解决方案提供商。同时以帮助工业企业环保达标和实现资源可持续开发为使命，采用模块化精益生产，以研发数据为基础制定工程解决方案。依托自主研发的高性能吸附剂和严谨全面的工艺开发，海普在废水处理领域积累了众多治理案例，为众多企业解决了发展难题，创造了价值。

公司注重技术创新和质量、环境、职业健康安全管理，通过了质量管理体系、环境管理体系、职业健康安全管理体系的审核认证，确保向客户提供质量可靠、性能优异的产品和服务。

海普团队根据特定重金属离子的特点，利用螯合树脂的特殊功能基团与重金属离子形成络合物，对重金属离子具有高选择性的吸附和利用。

图1 工艺流程图

图1 工艺流程图

5.工艺特点

净化工艺技术国内领先、成熟可靠、经济实用、能稳定达标；设计制造的设备先进、性能价格比高、效率高、可控性强、调节灵活、启停特性好，能满足长期安全、经济、满负荷运行，维护方便。提供充分的资料，讲解锂液软化设备的控制要求、控制方式、顺序控制、联锁保护等技术条件和数据，以及操作说明书。

1、操作稳定，螯合树脂不易乱序，料液与吸附剂接触有效。

2、采用固定床的螯合树脂不易破碎，机械损失小。

3、采用独特的操作方式，离子交换器充分饱和后再切断再生，再生液利用效率高，再生完全，节省再生液。

4、留出足够的反冲洗空间，以便对螯合树脂进行充分反冲洗。

5、采用螯合树脂，只针对二价及以上价态的金属离子，且不损失液体中的锂离子含量。

6、设置再生后冲洗，并配置在线氯离子监测仪表，在线实时监测冲洗效果，不将氯离子引入系统。

7、设置除盐水补足步骤，再生前用除盐水收集料液，再生后再将补足的料液返回交换塔，保证锂离子不损失。

该工艺采用DCS上位机控制，并配备必要的在线控制仪表，对整个工艺过程进行监视和控制，节省人力，操作方便，对整个工艺过程进行监视和控制。