離子交換樹脂對(duì)印染廢水的處理研究

【摘要】我國是紡織印染的第一大國，而紡織印染行業(yè)又是工業(yè)廢水排放的大戶，約占整個(gè)工業(yè)廢水排放量的35%，由此而造成的生態(tài)破壞及經(jīng)濟(jì)損失是不可估量的，因而要實(shí)現(xiàn)印染行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須首先解決印染行業(yè)的污染問題。基于此本文以離子交換樹脂為依托，研究了該技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】離子交換樹脂；印染廢水；處理

印染廢水具有水量大、有機(jī)污染物含量高、堿性大、水質(zhì)變化大等特點(diǎn)，屬難處理的工業(yè)廢水之一，廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、酸堿、纖維雜質(zhì)、砂類物質(zhì)、無機(jī)鹽等，COD高，可生化性差，其中的染料、油劑等有色的帶苯環(huán)的物質(zhì)比較難處理，目前普遍采用生物二級(jí)處理方法對(duì)其進(jìn)行處理。

離子交換樹脂是一種具有交聯(lián)聚合物結(jié)構(gòu)、含有離子交換基團(tuán)的多孔性固體高分子物質(zhì)。近年來，離子交換樹脂被廣泛用于含金屬廢水及高濃度有機(jī)廢水處理領(lǐng)域，具有吸附容量大、選擇性強(qiáng)、易再生、抗污染性強(qiáng)、占地面積小、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

本文用離子交換樹脂對(duì)印染廢水進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附與解析，研究該類樹脂對(duì)難生化印染廢水的處理效果，并確定了該樹脂處理印染廢水的最佳工藝條件，為其工程化可行性奠定基礎(chǔ)。

1、實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑。高效液相色譜儀，酸度計(jì)，取樣瓶，溫度計(jì)；HT-P型離子交換樹脂（河北惠潔科技有限公司），無水乙醇，1%的鹽酸，純水，印染廢水（石家莊某印染廠）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法。色度測(cè)定：稀釋倍數(shù)法；pH測(cè)定：玻璃電極法；COD測(cè)定：重鉻酸鉀法；目標(biāo)污染物的測(cè)定：高效液相色譜法。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟。印染廢水呈灰黑色，pH為6.56，COD含量1769mg/L，主要成分是分散藍(lán)2BIN、分散紅3B、分散黃EGL、直接黑D-R5N、直接棕D-RS、直接藍(lán)D-3GL、高溫勻染劑、元明粉、螯合分散劑。

1.3.1 樹脂預(yù)處理。取600mL的HT-P型離子交換吸附樹脂倒入2L燒杯中，加入2倍樹脂體積（2BV）的水反洗樹脂，使樹脂層松散，去除樹脂中的細(xì)微粉末及機(jī)械雜質(zhì)，排水后再加入2BV乙醇浸泡24h，去除樹脂孔內(nèi)部殘存的未聚合單體、致孔劑、引發(fā)劑、分散劑、防腐劑等有機(jī)殘留物。

浸泡后樹脂濕法裝柱，上下顛倒樹脂柱排空氣泡。

向樹脂柱中加入2BV的乙醇，醇洗至流出液加水后無白色渾濁物，然后再水洗至流出液無醇味，乙醇和水的流速為0.5BV/h，保證液位高于樹脂面2cm，以免因加液對(duì)樹脂表層造成擾動(dòng)，最后用水浸泡樹脂柱備用，避免樹脂干燥縮孔。

1.3.2 動(dòng)態(tài)吸附與脫附。動(dòng)態(tài)吸附：取印染廢水加入備用樹脂柱中，流速為1BV/h，吸附過程保證液位至少高于樹脂頂層2cm，收集樹脂流出液，觀察樹脂柱中樹脂顏色的變化，分段對(duì)流出液取樣，直至吸附飽和，測(cè)定樣品中各染料成分的濃度，做吸附穿透曲線并計(jì)算動(dòng)態(tài)吸附量。

脫附：取2BV的V（2mol/LNaOH）：V（乙醇）=1：1的脫附劑加入上述吸附飽和的樹脂柱中，流速為1BV/h，吸附過程保證液位至少高于樹脂頂層2cm，分段收集流出液，流出液無色時(shí)停止脫附，并測(cè)定濃脫附液中目標(biāo)染料成分的濃度，作脫附曲線并計(jì)算脫附率。

2、結(jié)果與討論

2.1 吸附率的影響因素

2.1.1 污染物濃度的影響。采用離子交換法處理廢水時(shí)必須考慮樹脂的選擇性。樹脂對(duì)各種離子的交換能力是不同的。交換能力的大小主要取決于各種離子對(duì)該種樹脂親和力的大小，在常溫下，低濃度時(shí)，各種樹脂對(duì)各種離子親和力的大小可歸納如下幾個(gè)規(guī)律。

（1）強(qiáng)酸陽離子交換樹脂。

（2）弱酸陽離子交換樹脂。

（3）強(qiáng)堿陰離子交換樹脂。

（4）弱堿陰離子交換樹脂。

在高溫高濃度時(shí)，處于順序后列的離子可以取代位于順序前列的離子，這是樹脂再生的依據(jù)之一。

2.1.2 pH值的影響。離子交換樹脂是由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子固體附在母體上的許多活性基團(tuán)構(gòu)成的不溶性高分子電解質(zhì)。強(qiáng)酸和強(qiáng)堿樹脂活性基團(tuán)的電解能力很強(qiáng)，交換能力基本上與pH值無關(guān)，但弱酸樹脂在低pH值時(shí)不電離或部分電離，因此在堿性條件下，才能得到較大的交換能力，而弱堿性樹脂在酸性溶液中才能得到較大的交換能力。螯合樹脂對(duì)金屬的結(jié)合力與pH值有很大關(guān)系，對(duì)每種金屬都有適宜的pH值。

2.2 脫附率的影響因素

2.2.1 溫度的影響。在室溫、吸附流速為1BV/h的條件下，用3%的稀氫氧化鈉溶液為脫附劑，用量為1.2BV；后以3BV水清洗，脫附流速為1BV/h，對(duì)實(shí)際母液吸附后飽和的樹脂進(jìn)行脫附。從結(jié)果總可以看出溫度高有利于脫附，因?yàn)槊摳绞俏降哪孢^程，溫度升高削弱了吸附作用力，還有利于吸附質(zhì)分子自樹脂孔道內(nèi)至脫附劑中的擴(kuò)散和溶解過程。40℃時(shí)脫附率偏低，率偏低，50℃、60℃時(shí)脫附率較高，但是如果選用60℃，那么實(shí)際能耗較高，綜合考慮各方面的原因，確定選用50℃作為脫附溫度。

2.2.2 流速的影響。用3%的稀氫氧化鈉溶液為脫附劑，脫附溫度為50℃，用量為1.2 BV，后以3 BV水清洗，對(duì)實(shí)際母液吸附后飽和的樹脂進(jìn)行脫附，由脫附曲線計(jì)算出脫附率。從計(jì)算結(jié)果可看出，流速低時(shí)脫附率更高，因?yàn)榱魉俚褪刮劫|(zhì)在脫附劑中的擴(kuò)散和溶解過程延長，脫附更充分。

3、結(jié)論

通過本次試驗(yàn)得出以下分析：

印染廢水經(jīng)樹脂吸附，一次吸附后，廢水顏色由灰黑色變?yōu)闇\黃色，染料被樹脂吸附。

將一次吸附的水樣，繼續(xù)通過樹脂進(jìn)行二次吸附處理，吸附后水樣變?yōu)闊o色，染料成分徹底被樹脂吸附。

經(jīng)樹脂吸附后無色水中COD含量明顯降低，達(dá)到進(jìn)生化池的標(biāo)準(zhǔn)（COD<500mg/L）。

樹脂中的染料成分經(jīng)乙醇解吸后，可收集到濃度較大的染料溶液，再經(jīng)后續(xù)處理后，可回用到生產(chǎn)工藝中。

參考文獻(xiàn)：

[1]張莉莉，李順濤.幾種廉價(jià)脫色材料在印染廢水中的應(yīng)用[J].化纖與紡織技術(shù)，2008（4）：34-37.