重金屬廢水預(yù)處理-離子交換技術(shù)（水污染防治）

重金屬廢水預(yù)處理技術(shù)

離子交換技術(shù)離子交換法是一種借助于離子交換劑(ionexchangeresin)上的離子和廢水中的離子進行交換反應(yīng)而除去廢水中有害離子的方法。利用不可溶解的離子化合物（也稱為離子交換樹脂）上的可交換離子或基團與水中其它同性離子進行交換反應(yīng)，這種交換是可逆的。按照交換離子帶電的性質(zhì)，離子交換反應(yīng)可分為陽離子交換和陰離子交換兩種類型。一、基本原理離子交換過程可以看作是固相的離子交換樹脂與液相（廢水）電解質(zhì)之間的化學(xué)置換反應(yīng)。其反應(yīng)式可表達為：

RA

B

RB

A

交換樹脂交換離子飽和樹脂一、基本原理分為五個階段：1.液膜擴散：交換離子從溶液中擴散到樹脂顆粒表面；2.孔道擴散：交換離子在樹脂顆粒內(nèi)部擴散；3.化學(xué)交換反應(yīng)：交換離子與結(jié)合在樹脂活性基團上的可交換離子發(fā)生交換反應(yīng)；4.孔道擴散：被交換下來的離子在樹脂顆粒內(nèi)部擴散；5.液膜擴散：被交換下來的離子在溶液中擴散。離子交換的總速度取決于擴散速度。二、交換過程離子交換工藝可分為靜態(tài)交換與動態(tài)交換兩種。靜態(tài)交換是將廢水與交換劑同置于一耐腐蝕的容器內(nèi)，使它們充分接觸（可進行不斷攪拌）直至交換反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。此法適用于平衡良好的交換反應(yīng)。動態(tài)交換是指廢水與樹脂發(fā)生相對移動，它又有塔式(column)（柱式）與連續(xù)式之分。在離子交換系統(tǒng)中多采用柱式交換法。三、交換工藝樹脂再生液再生廢液再生樹脂產(chǎn)品水清洗廢液清洗樹脂進水產(chǎn)品水交換樹脂反洗廢水反洗水反洗交換周期：三、交換工藝四、離子交換劑離子交換樹脂是一類帶有功能基的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子化合物，它由不溶性的三維空間網(wǎng)狀骨架、連接在骨架上的功能基團和功能基團上帶有相反電荷的可交換離子三部分構(gòu)成。三維空間網(wǎng)狀骨架四、離子交換樹脂大孔型離子交換樹脂四、離子交換樹脂（1）離子交換容量交換容量(exchangecapacity)是樹脂交換能力大小的標(biāo)準(zhǔn)，可以用重量法和容積法兩種方法表示。全交換容量是指樹脂中活性基團的總數(shù)。工作交換容量是指在給定的工作條件下，實際所發(fā)揮的交換容量，實際應(yīng)用中由于受各種因素的影響，一般工作交換容量只有總交換容量的60％－70％。有效交換容量是指出水到達一定指標(biāo)時交換樹脂的交換容量。五、離子交換樹脂的性能指標(biāo)（2）含水率含水率通常以每克濕樹脂（去除表面水分后）所含水分百分數(shù)來表示。（3）相對密度離子交換樹脂的相對密度有三種表示方法:干真密度、濕真密度和濕視密度。干密度是指在115℃真空干燥后的密度；濕真密度是指樹脂在水中充分膨漲后的質(zhì)量與樹脂所占體積（不包括空隙）之比；濕視密度是指樹脂在水中充分膨漲后單位體積樹脂所具有的質(zhì)量。五、離子交換樹脂的性能指標(biāo)（4）溶脹性當(dāng)樹脂由一種離子型態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N離子型態(tài)時所發(fā)生的體積變化稱為溶脹性或膨脹性。（5）耐熱性各種樹脂所能承受的溫度都有一個高限，超過這個極限，就會發(fā)生比較嚴重的熱分解現(xiàn)象，影響交換容量和使用壽命。（6）交聯(lián)度交聯(lián)劑占單體質(zhì)量的百分數(shù)稱為交聯(lián)度。（7）選擇性離子交換樹脂對水中某種離子能優(yōu)先交換的性能稱為選擇性。五、離子交換樹脂的性能指標(biāo)（8）化學(xué)穩(wěn)定性廢水中的氧化劑，如氧、氯、鉻酸、硝酸等，由于其氧化作用能使樹脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞，活性基團的數(shù)量和性質(zhì)也會發(fā)生變化。防止樹脂因氧化而化學(xué)降解的辦法有三種：一是采用高交聯(lián)度的樹脂；二是在廢水中加入適量的還原劑；三是使交換柱內(nèi)的pH值保持在6左右。五、離子交換樹脂的性能指標(biāo)廢水水質(zhì)會影響到離子交換樹脂的使用。廢水中的懸浮物會堵塞樹脂孔隙，油脂會包住樹脂顆粒，它們都會使樹脂的交換能力下降。廢水中的有機物及某些高價金屬離子如Fe3+、Al3+、Cr3+與樹脂的結(jié)合能力很強，一旦結(jié)合后樹脂的交換能力大大下降，且不易再生。廢水的水溫過高時會使樹脂的交換基團被分解破壞，降低其交換能力。廢水中如果含有氧化劑（如Cl2、O2等）時，會使樹脂氧化分解，強堿性陰離子交換樹脂容易被氧化而完全喪失交換能力。六、離子交換樹脂的選用電鍍含鉻廢水處理——回收鉻酸漂洗槽漂洗水池微孔濾管泵5，8

陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂貯槽蒸發(fā)器電鍍槽七、離子交換法的應(yīng)用優(yōu)