離子交換樹脂在水處理中的運用.ppt

1、,離子交換樹脂在水處理中的應(yīng)用,一、離子交換樹脂的組成和分類 二、離子交換反應(yīng)的原理 三、離子交換樹脂的應(yīng)用,一、離子交換樹脂的組成和分類 1、離子交換樹脂的組成 無機(jī)離子交換劑 離子交換劑 磺化煤 有機(jī)離子交換劑（如：離子交換樹脂） 骨架 離子交換樹脂 功能基 的組成 可交換離子,2、離子交換樹脂的分類,二、離子交換反應(yīng)的原理 在水溶液中，連接在離子交換樹脂固定不變的骨架上的功能基能離解出可交換離子，這些離子在較大范圍內(nèi)可以自由移動并能擴(kuò)散到溶液中。同時，溶液中的同類型離子也能擴(kuò)散到整個樹脂多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部，這兩種離子之間的濃度差推動它們互相交換，其濃度差越大，交換速度就越快；同時由于離子交換樹

2、脂上所帶的一定的功能基對于各種離子的親和力大小各不相同，所以在人為控制的條件下，功能基離解出來的可交換離子就可與溶液里的同類型離子發(fā)生交換。 陽離子交換過程可用下式表示： RA+B+=RB+A+ (1) 陰離子交換過程可用下式表示： R+C一+D一=R+D一+C一 (2),三、離子交換樹脂的應(yīng)用 1鹽溶液中有用元素的提取和回收 從鹽類水溶液中提取有用元素，是利用離子交換樹脂能從溶液中有選擇性地吸附某種離子的特性。 D296對錸有較好的吸附作用 金、鉑和銀以陰離子絡(luò)合物存在如PeCl62-，Au(CN)2-， A g(CN)2-，Ag(S203)4-,用離子交換樹脂將其回收。,2水的軟化 水中的

3、Ca2+、Mg2+含量在0.4mmolL以上時稱為硬水。如果硬水中含有HCO3-時，則加熱時會產(chǎn)生CaCO3和MgCO3沉淀，鍋爐在使用這種水時在運行中會有結(jié)垢，造成危害。離子交換法軟化水，是將水中的Ca2+、Mg2+除去，使水軟化，因此實質(zhì)是一種化學(xué)脫鹽法。軟化水系統(tǒng)一般以減少水中的鈣鎂離子的含量為主，有些軟化系統(tǒng)中還可以去掉水中的碳酸鹽，甚至還可以降低水中的陰陽離子的含量。,3除鹽水、純水、高純水的制備 (1)離子交換除鹽工藝 用離子交換樹脂制取去離子水的工藝過程是使原水先通過強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂除去陽離子，再通過強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂去掉陰離子。選用何種除鹽水系統(tǒng)和設(shè)備主要依據(jù)出水質(zhì)量、系

4、統(tǒng)產(chǎn)水量及進(jìn)水水質(zhì)情況。 (2)純水、高純水的制備 高純水除對水中殘余無機(jī)鹽的含量要求極嚴(yán)格以外，對水中的各種金屬離子的含量、有機(jī)物的含量、微粒粒徑、微生物的數(shù)量均有嚴(yán)格的指標(biāo)；純水系統(tǒng)的對象與高純水的相同，超純水系水質(zhì)接近于理論值的純水。,4工業(yè)廢水的處理 (1)處理含汞廢水 陽離子交換樹脂，如00l7、SG一1等可用于處理以Hg形式存在的酸性廢水，而對于堿性廢水，可用弱酸樹脂處理，如KB4P-2對汞的交換容量最高達(dá)9mmolg。強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，如Amberlite、IRA400、Vionite、AT2l等對HgCl42-的親和力很強(qiáng)，被普遍應(yīng)用于處理氯堿廠的含汞廢水。 特點：用樹脂交

5、換法除汞作為化學(xué)法的二級處理系統(tǒng)，能保證達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，且能實現(xiàn)封閉循環(huán)、連續(xù)穩(wěn)定的運行，排放的廢水可作為冷卻水加以回用；應(yīng)用樹脂交換法還能對廢水起到脫色作用，處理的水清晰透明。失效后的樹脂不再回收，作為汞廢渣回收汞，防止了二次污染。因此，應(yīng)用離子交換法處理低濃度含汞廢水，有明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。,(2)處理含銅廢水 較高濃度的銅對生物體有毒性，且排入水體的銅可通過食物鏈被生物大量富集，人體攝入過量銅會導(dǎo)致腹痛、嘔吐、肝硬化等。離子交換樹脂可有效地除去廢水中的cu2+，以達(dá)到高度凈化，并有利于資源的再生。陽離子交換樹脂0017處理以Cu2+形式存在的含銅廢水，銅回收率達(dá)99。陰離子交換樹脂，

6、如2017、Amberlite IRA68、IRA一93等已成為處理冶金、電鍍等工業(yè)部門排出的銅絡(luò)離子廢水的主要材料。螯合樹脂對Cu2+具有很強(qiáng)的螯合能力，因此，螯合樹脂最適合于處理體系比較復(fù)雜、含銅量較低的含銅廢水。,(3)處理含酚廢水 酚是一種酸性物質(zhì)，因此可用強(qiáng)堿性陰樹脂處理含酚廢水。樹脂對酚吸附的好壞與酚液的濃度、pH值及所含雜質(zhì)有關(guān)，酚濃度越大，樹脂的吸附量越高；pH值以接近中性較好；酚液所含雜質(zhì)不同吸附情況也不相同，中性鹽的存在對吸附影響不大；此外，溫度越高，樹脂對酚的吸附量越低。用弱堿離子交換樹脂處理含酚廢水，設(shè)備簡單，操作方便，樹脂再生后可反復(fù)使用，成本低，處理效果好，是一種比

7、較理想的處理方法。 張麗珍等通過試驗考察了四種樹脂處理含酚廢水的性能，結(jié)果表明：溶液的pH值和濃度是影響樹脂吸附酚的重要因素。溶液含酚濃度高，吸附好。吸附較佳的樹脂pH值各不相同，在試驗的四種離子交換樹脂中，大孔樹脂對酚的吸附量最高，解吸也最徹底，并且集中。主要因為大孔樹脂本身是苯乙烯骨架，與苯酚結(jié)構(gòu)相似，具有較好的親和能力，對酚的吸附最好，四種樹脂中，大孔樹脂最適合用于含酚廢水的處理。,(4)處理含鉻廢水 鉻在水中主要以三價和六價形式存在，其中Cr+毒性很大，大約是Cr3+的100倍，若水中Cr6+含量大于01mgL，就會對人體產(chǎn)生毒害作用。含量超標(biāo)的含鉻廢水混入農(nóng)業(yè)灌溉或水體養(yǎng)殖中，經(jīng)食物

8、攝人人體，將會引起癌癥，而且對人體皮膚、黏膜有刺激性，嚴(yán)重威脅人類的健康。 吳克明等選用D370弱堿性陰離子交換樹脂處理鋼鐵鈍化含鉻廢水，通過靜態(tài)試驗考查了pH、振蕩時間和離子交換樹脂用量對吸附效果的影響，使用反應(yīng)柱動態(tài)試驗法研究了樹脂的再生，得到了令人滿意的結(jié)果。陰離子交換樹脂處理鋼鐵鈍化含鉻廢水時對Cr+有很好的去除效果，在Cr+為116mgL，pH為3左右時，動態(tài)試驗表明可實現(xiàn)Cr+殘余濃度符合國家標(biāo)準(zhǔn)。,(5)處理含鉬廢水 自20世紀(jì)60年代末期就有關(guān)于采用離子交換法從工業(yè)廢水中回收鉬的報導(dǎo)。迄今為止，離子交換法仍然是治理含鉬廢水的最主要方法。 張建國在研究低價鉬酸聚合物的2017強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂上的吸附機(jī)