樹脂基氧化錳吸附劑HMO—001深度處理酸性

張斯宇

摘 要：為了研究樹脂基氧化錳吸附劑對酸性重金屬廢水的處理效果，該文選用經錳氧化物負載后形成的復合樹脂HMO-001進行動態實驗研究，通過動態吸附實驗確定了最佳吸附條件：離子交換柱內填40cmHMO-001復合樹脂，濾速控制在17.8 m/h左右，進水pH值應控制在6左右，出水可以很好地達到地表水Ⅲ類水體標準。

關鍵詞：樹脂基 復合 動態 最佳

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（a）-0082-02

基于Donnan膜效應，以D001-大孔陽離子交換樹脂為載體，通過原位氧化沉淀反應成功制備了大孔強酸性陽離子樹脂基水合氧化錳復合材料HMO-001。通過錳含量分析測定和SEM分析，確定錳成功被負載在樹脂D001上，并且在樹脂孔道錳氧化物顆粒是均勻分布的，負載成功的水合氧化錳多數是以無定形納米顆粒形式存在的。對其進行靜態吸附效能分析發現其吸附效能非常好，達到了既定處理目標。

1 實驗部分

1.1 實驗設備

采用北京賽默飛世爾公司成產的金屬元素測試儀ICP-AES。

在定制的離子交換柱內進行動態吸附效能實驗，主要考察濾速、濾層厚度、進水pH值、進水重金屬離子濃度對復合樹脂動態吸附效能的影響。

1.2 實驗所用樹脂

該實驗選用D001樹脂作為復合材料載體制備樹脂基水合氧化錳（HMO-001）。制備過程如下。

（1）稱取一定量的干態D001樹脂加入到一定體積的0.2 mol/L的硫酸錳溶液中，在連續攪拌下浸泡2 h，過濾。

（2）將得到固體顆粒加入到含有NaClO、NaOH的溶液中，持續攪拌30 min使得樹脂D001上的Mn2+被氧化成Mn4+，隨后過濾。

（3）用0.1 mol/L的稀鹽酸沖洗過濾后的固體物，然后先后用乙醇和大量的高純水沖洗過濾固體表面至中性。

（4）將得到的固體物質置于50 ℃烘箱中烘干制得水合氧化錳樹脂吸附劑。

2 結果與討論

2.1 流速對動態吸附效能的影響

從圖1可看出HMO-001樹脂對Pb2+去除趨勢，通過樹脂的流速越快，穿透體積越小，吸附量越小，重金屬的去除效率越小，同時重金屬在樹脂中的吸附帶越長。這是因為低速通過樹脂時，流動相在樹脂上的停留時間越長，重金屬離子在樹脂上的交換時間越長，離子交換的越充分，使得穿透點出現推遲的現象。但處理水體不應過慢的流過樹脂，否則會因影響樹脂的處理能力而造成投資成本的增大。綜合分析可知，在流速為17.8 m/h時，HMO-001樹脂對Pb2+、Zn2+、Cd2+3種重金屬離子的去除效率最好，且流速較適宜。實驗發現，在高過流速度下失效的樹脂，通過降低過流速度可以在一定程度使樹脂再生，上延長樹脂使用壽命，因此在實際應用中可通過適當調節過流速度來改善樹脂使用周期，降低生產成本。

2.2 濾層厚度對動態吸附效能的影響

分析可知，該動態吸附實驗中樹脂層的適宜厚度為40 cm，當樹脂層厚度在40 cm時，去除率在95%以上，達到處理目標。當樹脂層厚度超過40 cm達到50 cm后，雖然去除率有一定程度的提高，但是相比40 cm時進水阻力增大，水頭損失也增大，能耗損耗相對較高，所以，離子交換柱內樹脂層厚度為40 cm時較適宜。

2.3 進水pH值對動態吸附效能的影響

在溶液呈中性時，去除效率達到最大，去除率均到99%以上。以上實驗效果的原因可能是由于HMO-001樹脂是經D-001樹脂改性，負載在原樹脂基體上的二氧化錳載體對三種重金屬的吸附效果造成的。溶液中pH值的變化對去除效率的變化可能引起兩方面的作用：一是二氧化錳表面電荷由于溶液pH值的變化發生改變，從而與離子表面電荷發生作用，影響對重金屬離子的靜電吸附效果。二是溶液中pH值的變化會影響H+濃度的變化。綜上分析pH值應控制在6左右。

2.4 進水負荷對動態吸附效能的影響

由原水濃度影響HMO-001樹脂去除Pb2+的效果可知，進水負荷越高，樹脂的穿透體積越小，樹脂達到吸附飽和的時間越短，對重金屬離子的去除效果越差。所以，HMO-001處理含重金屬離子溶液時原水中重金屬離子濃度不宜過高，否則會造成樹脂短時間內失活，增加處理成本。

3 結語

在動態運行條件下，離子交換柱內填40 cmHMO-001復合樹脂，濾速控制在17.8 m/h左右，進水pH值應控制在6左右，出水可以很好地達到地表水Ⅲ類水體標準。

參考文獻

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