離子交換纖維處理農(nóng)藥廢水的研究

1、    離子交換纖維處理農(nóng)藥廢水的研究            作者：周紹箕 汪繼國(guó) 吳政時(shí)間：2007-11-24 17:45:00                     摘要：離子交換纖維是一種新型離子交換材料，它和離子交換樹脂一樣，含

2、有固定離子，并有與固定離子符號(hào)相反的活動(dòng)離子，在水中，活動(dòng)離子可和相同符號(hào)的離子進(jìn)行交換，和離子交換樹脂相比，它的特點(diǎn)是比表面積較大、交換與洗脫速度快、容易再生，可以短纖維、無(wú)紡布、網(wǎng)、織物等多種形式應(yīng)用，可去除水中微量無(wú)機(jī)離子或有機(jī)物。 阿特拉津是一種農(nóng)藥（除草劑），化學(xué)名2氯4-乙胺基6-異丙胺基1，2，3三嗪，又名莠去津（Atrazine），應(yīng)用廣泛，但毒性較大。本文對(duì)采用離子交換纖維處理這種廢水進(jìn)行了研究。 關(guān)鍵詞：離子交換纖維 農(nóng)藥廢水 固定離子  A Study on Treatment of Atrazine-Containing Wastewater with Ion

3、 Exchange Fibers.Abstract: In studying the treatment of atrazine-containing wastewater with ion exchange fibers, comparisons were made between the adsorptive capacities of strong acid type cation exchange fiher and weak acid type cation exchange fiber with static method and dynamic method. Results o

4、f the study showed that strong acid type cation exchange fiber can be use in the treatment of wastewater which contains atrazine and other organisms, with which the CODcr in the wastewater can be reduced by 86% and the CODcr can be up to the discharge standard after atwo-stage adsorption. The ion ex

5、change fiber can be regenerated with 1 mol/L sodium chloride solution or sodium hydroxide solution.Key words: pesticide-containing wastewater; wasterwater treatment; ion exchange fiber for treatment ofwastewater; atrazine 離子交換纖維是一種新型離子交換材料，它和離子交換樹脂一樣，含有固定離子，并有與固定離子符號(hào)相反的活動(dòng)離子，在水中，活動(dòng)離子可和相同符號(hào)的離子進(jìn)行交

6、換，和離子交換樹脂相比，它的特點(diǎn)是比表面積較大、交換與洗脫速度快、容易再生，可以短纖維、無(wú)紡布、網(wǎng)、織物等多種形式應(yīng)用，可去除水中微量無(wú)機(jī)離子或有機(jī)物。 阿特拉津是一種農(nóng)藥（除草劑），化學(xué)名2氯4-乙胺基6-異丙胺基1，2，3三嗪，又名莠去津（Atrazine），應(yīng)用廣泛，但毒性較大。本文對(duì)采用離子交換纖維處理這種廢水進(jìn)行了研究。1 試驗(yàn)部分11 試驗(yàn)用水阿特拉津飽和水溶液為實(shí)驗(yàn)室配制，農(nóng)藥廠廢水為工廠提供。農(nóng)藥廠廢水含阿特拉津、乙胺、異丙胺、苯胺及氫氧化鈉。氯化鈉等，種類多含量低，尤其是吸附后含量更低，用一般方法很難分別測(cè)定，故采用化學(xué)耗氧量（CODcr）來(lái)代表總有機(jī)物的污染程度。經(jīng)測(cè)定，阿

7、特拉津飽和水溶液的CODcr的質(zhì)量濃度為160mgL，農(nóng)藥廠廢水CODcr的質(zhì)量濃度為728mgL。12 纖維及其預(yù)處理強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換纖維（含-SO3H）、弱酸陽(yáng)離子交換纖維（含-COOH）為本實(shí)驗(yàn)室制備。 取強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換纖維，用濃度為1molL氫氧化鈉溶液浸泡纖維12h洗至中性即得到強(qiáng)酸（鈉型）。取弱酸陽(yáng)離子交換纖維，用濃度為1molL的氫氧化鈉溶液浸泡纖維12h洗至中性即得到弱酸（鈉型）。用濃度為1molL的鹽酸浸泡纖維12h洗至中性即得到弱酸（氫型）。1.3 靜態(tài)離子交換法準(zhǔn)確稱取強(qiáng)酸（鈉型）、弱酸（鈉型）、弱酸（氫型）各1g，各2份分別放人燒杯中，加入阿特拉津飽和水溶液100mL，靜

8、置3h，測(cè)定溶液的化學(xué)耗氧量（CODcr)。1.4 動(dòng)態(tài)離子交換法準(zhǔn)確稱取強(qiáng)酸（鈉型）、弱酸（鈉型）、弱酸（氫型）各4g，先浸濕，再裝入吸附柱中，加入清水，使水的液面稍高于纖維層，取100mL阿特拉津飽和水溶液移人滴液漏斗中，控制滴加的速度和流過纖維的速度基本相同，液面位置基本不變，流下的水棄之，流下的尾液再循環(huán)流過纖維，測(cè)尾液的化學(xué)耗氧量（CODcr）。2 結(jié)果和討論21 靜態(tài)法試驗(yàn)結(jié)果阿特拉津飽和水溶液的（CODcr）測(cè)定值為160mgL。靜態(tài)試驗(yàn)對(duì)飽和阿特拉津水溶液CODcr的去除效果如表1所示。表1結(jié)果表明3種纖維都能吸附農(nóng)藥阿特拉纖維類型-1)CODcr去除率/%強(qiáng)酸（鈉型）弱酸（鈉

9、型）弱酸（氫型）表1結(jié)果表明3種纖維都能吸附農(nóng)藥阿特拉津，使CODcr值降低60以上，其凈化效果大小次序：強(qiáng)酸（鈉型）弱酸（鈉型）弱酸（氫型）。靜態(tài)法的結(jié)果可說(shuō)明用此種纖維凈化農(nóng)藥阿特拉津是可行的。22 動(dòng)態(tài)法試驗(yàn)結(jié)果由于農(nóng)藥廠廢水中含有大量鈉離子，弱酸（氫型）在實(shí)際應(yīng)用中也會(huì)是鈉型，故動(dòng)態(tài)法只用強(qiáng)酸（鈉型）和弱酸（鈉型）纖維；阿特拉津飽和水溶液的試驗(yàn)仍采用3種纖維，試驗(yàn)結(jié)果如表2、表3所示。表2 阿特拉津飽和水溶液動(dòng)態(tài)法試驗(yàn)結(jié)果纖維類型停留時(shí)間/min-1)CODcr去除率/%強(qiáng)酸（鈉型）20弱酸（鈉型）23弱酸（氫型）22     注：阿特拉津飽和水

10、溶液CODcr的質(zhì)量濃度（測(cè)定）為160mg/L。表3  濃藥廠廢水動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果纖維類型停留時(shí)間/min-1)CODcr去除率/%強(qiáng)酸（鈉型）30202弱酸（鈉型）35414注：農(nóng)藥廠廢水CODcr的質(zhì)量濃度（測(cè)定）為728mg/L。表2結(jié)果表明，強(qiáng)酸纖維優(yōu)于弱酸纖維，這可能是前者在水中離解度較大之故。表3結(jié)果表明，對(duì)農(nóng)藥廠廢水的處理同樣是強(qiáng)酸纖維優(yōu)于弱酸纖維，經(jīng)強(qiáng)酸纖維處理的廢水，CODcr值可降低70以上。廢水中阿特拉津及有機(jī)胺是弱堿，可以和鈉離子進(jìn)行交換，除此之外，有機(jī)堿的憎水鏈還可和纖維骨架的憎水部分通過范德華力吸附，因此比無(wú)機(jī)離子有更好的離子交換選擇性。 23 強(qiáng)

11、酸陽(yáng)離子交換纖維處理農(nóng)藥廠廢水表3結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)條件下100mL農(nóng)藥廠廢水流過4g纖維，其CODcr值可降低70以上，尚不能達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)行2級(jí)處理，即再通過另一吸附柱，提高CODcr的去除率。2級(jí)處理的試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。 表4 2級(jí)吸附交換試驗(yàn)結(jié)果分析項(xiàng)目1級(jí)交換2級(jí)交換纖維重/g86-1)728116停留時(shí)間/min3028出水（CODcr)/(mg/L-1)116CODcr去除率/%94表4結(jié)果表明，經(jīng)過2級(jí)吸附交換，CODcr值已達(dá)6.96，說(shuō)明采用適當(dāng)?shù)臈l件，經(jīng)2級(jí)處理可使廢水尾液CODcr值達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)。為了考察纖維吸附情況，吸附柱中裝填8g強(qiáng)酸（鈉型）纖維，5次通過農(nóng)藥廢水，

12、每次100mL，待廢水完全通過時(shí)，測(cè)定廢水CODcr值，結(jié)果如表5所示。表5  吸附次數(shù)對(duì)CODcr去除率的影響流過100mL廢水時(shí)間/min-1)CODcr去除率/%30116842813981301248329403442644239表5結(jié)果表明多次吸附、交換，尾液的CODcr值逐漸升高，到第5次時(shí)CODcr的去除率仍可達(dá)39，說(shuō)明纖維仍未飽和。在本試驗(yàn)條件下，如采用吸附柱，可用逆流串聯(lián)方式，使廢水從纖維接近飽和柱流入，最后從新纖維柱流出，控制一定條件就可使尾液達(dá)標(biāo)。24 強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換纖維的再生NaOH或NaCl水溶液均可使纖維的性能完全恢復(fù)，但考慮到價(jià)格和再生劑的來(lái)源，本試驗(yàn)采用濃度為1molL的NaCl溶液再生。將前述吸附過阿特拉津飽和液和農(nóng)藥廢水的強(qiáng)酸離子交換纖維用濃度為1molL的氯化鈉再生后，再用其處理廢水，結(jié)果列于表6。表6  再生纖維與新纖維處理效果比較纖維類型新強(qiáng)酸纖維（鈉型）再生過的強(qiáng)酸纖維（鈉型）停留時(shí)間/min3029-1)116101CODcr