大孔樹脂吸附廢水中氯離子的正交實驗研究

劉蘭 周明清 王斌(廣東石油化工學院,廣東 茂名 525000)

大孔樹脂吸附廢水中氯離子的正交實驗研究

劉蘭 周明清 王斌(廣東石油化工學院,廣東 茂名 525000)

本文采用大.孔.樹.脂吸附氯離子，利用正交實驗對H-103大孔樹脂對廢水中的氯離子靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附進行研究。靜態(tài)吸附正交實驗表明，吸附時間為關鍵影響因素，2.50g吸附劑用量,35r/min攪拌速率，20min吸附時間為最優(yōu)組合，氯離子脫除率可達95.00%。動態(tài)吸附正交實驗表明，吸附劑用量為關鍵影響因素，60min吸附時間、6.00g樹脂質量為最優(yōu)吸附條件，廢水中氯離子脫除率達到95.58%。

H-103大孔樹脂；氯離子；靜態(tài)吸附；動態(tài)吸附；正交實驗

氯離子容易對工業(yè)設備中的管罐、管板等地方造成嚴重腐蝕，另外氯離子還可與其他陰離子協(xié)同腐蝕鋼材，造成更為嚴重的損害，這不僅對設備存在極大的安全隱患，還會危及人身和環(huán)境安全[1,2]。此外，工業(yè)廢水和生活污水中氯離子含量較高，如不加治理直接排入水體，將嚴重危害水環(huán)境、破壞水體的自然生態(tài)平衡，影響人類健康[3,4]。

目前氯離子去除方法有很多[5,6,7,8]，吸附法是其中較重要的一類方法。大孔樹脂具有多孔性結構而具篩選性，同時可通過表面吸附、表面電性或形成氫鍵而具吸附性[9,10]。本文采用大孔樹.脂吸附氯離子，利用正交實驗對H-103大孔樹脂對廢水中的氯離子靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附進行研究，確定吸附的關鍵影響因素和最優(yōu)的吸附條件。

1 實驗材料和儀器

(1)主要試劑及藥品：H-103大孔樹脂，南京大學研制；氯化鈉，分析純，無錫潤利化學有限公司；硝酸銀，分析純，上海邦成化工有限公司；氫氧化鈉，分析純，上海邦成化工有限公司；鉻酸鉀，分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

(2)主要儀器：集熱式磁力攪拌器，常州澳華儀器有限公司；蠕動泵，上海娥江儀器設備有限公司。

2 數(shù)據(jù)分析與討論

單因素實驗由于考慮的因素少，試驗的設計、實施和分析都比較簡單；正交試驗可以用部分試驗來代替全面試驗，通過對部分試驗結果的分析來了解全面試驗的情況，因此正交實驗能更有效、更快速的得到準確的實驗結果[11,12]。

2.1 靜態(tài)吸附的正交試驗

取預處理后的樹脂放入錐形瓶中，加入含氯離子廢水，恒溫振蕩使樹脂與廢水充分接觸 ，每隔一定時間取樣，測定氯離子濃度,計算氯離子脫除率。

正交試驗采用三因素三水平的正交試驗，因素水平設計如表1：

表1 因素水平設計

按表1因素水平設計正交實驗，測定氯離子濃度并計算氯離子脫除率數(shù)據(jù)如表2：

表2 靜態(tài)吸附正交試驗結果

根據(jù)極差的大小排列出H-103大孔樹脂吸附氯離子影響因素的主次順序，接著找出Ki最大所對應的條件為最優(yōu)水平。由上表可知，吸附時間是靜態(tài)吸附中影響氯離子脫除率的關鍵因素，最優(yōu)實驗組合為2.50g吸附劑用量,35r/min攪拌速率，20min吸附時間，該實驗條件下氯離子脫除率可達到95.00%。

2.2 動態(tài)吸附的正交試驗

在離子交換柱內裝填樹脂，廢水經交換柱后，取樣用硝酸銀標準液滴定，計算氯離子脫除率。

在之前的動態(tài)吸附單因素結果分析中，溫度和液體流量對實驗結果影響較小，因此本次正交試驗采用二因素三水平的正交試驗，正交實驗因素水平設計如表3：

表3 因素水平設計

按表3因素水平設計正交實驗，測定氯離子濃度并計算氯離子脫除率數(shù)據(jù)如表4：

根據(jù)靜態(tài)吸附正交試驗的數(shù)據(jù)處理方法，吸附劑用量的極差大于反應時間的極差，吸附劑用量為關鍵影響因素；最優(yōu)實驗組合為60min吸附時間與6.00g吸附劑用量，在此條件下的氯離子脫除率為95.68%。

3 結語

(1)靜態(tài)吸附實驗進行三水平三因素的正交試驗研究，確定了吸附時間為關鍵影響因素。(2)靜態(tài)吸附正交實驗表明，2.50g吸附劑用量,35r/min攪拌速率，20min吸附時間為最優(yōu)組合，最佳吸附中氯離子脫除率達95.00%。(3)動態(tài)吸附進行了兩因素三水平的正交試驗，確定了吸附劑用量為關鍵影響因素。(4)動態(tài)吸附正交實驗表明，60min吸附時間、6.00g樹脂質量為最優(yōu)吸附條件，廢水中氯離子脫除率達到95.58%。

表4 動態(tài)吸附的正交試驗

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劉蘭(1981-)，女，廣東石油化工學院教師，主要從事化學工程與工藝實驗室教學工作。