離子交換樹脂處理含酚廢水的研究

王嘯宇 何愛曉 崔楊 楊宇 張震 王海文

摘 ?要：采用D301型陰離子交換樹脂處理工業含酚廢水，考察了廢水的pH值、廢水的進料量等因素對酚類物質去除率的影響。結果表明利用D301型陰離子交換樹脂處理含酚廢水的優勢特別明顯，具有很好的處理效果。對于廢水中BPA及BF濃度為50 ppm的高鹽含酚廢水，在pH=3、進料量30ml/min的條件下具有很好的吸附效果。BPA的去除率達到100%，BF的去除率達到97.8%。最終出水不含BPA，苯酚含量為0.7ppm.

關鍵詞：含酚廢水;陰離子交換樹脂;BPA;BF

引言

隨著化工產業的不斷發展，酚類物質作為化工原料的應用日益廣泛，同時也是許多工業企業生產的副產物，因此含酚廢水的來源十分廣泛。而酚類物質為原質性毒物，它可以通過與人體皮膚粘膜的接觸、吸收和經口服而侵入人體內部，從而對人體健康造成危害。大部分酚類物質都有致畸、致突變作用，水中含酚大于10ppm，魚類等水生生物不能生存。含酚量高于100 ppm的水灌溉，必將導致農作物的減產和枯死[1]。因此工業含酚廢水無論是排放進入水體、回收利用灌溉農田，都必須進行處理。

目前工業含酚廢水的物理化學處理方法復雜多樣，主要有化學氧化法[2]、焚燒法 [3]、吸附法[4]、生化法[5]、溶劑萃取法[6]等處理含酚廢水。本文采用D301型陰離子交換樹脂吸附的方法在酸性條件下處理工業高鹽含酚有機廢水，去除其中的酚類物質達到電解用水的要求。

1 實驗部分

1.1 實驗水樣及材料

1.1.1 實驗水樣及電解用水指標

聚碳酸酯生產裝置樹脂合成工序生產的廢水，其廢水各項指標如下表1所示：

本實驗利用BPA、BF、氫氧化鈉模擬配制含酚廢水，控制其pH在12左右，苯酚及雙酚A的含量為50 ppm左右。

氯堿廠一次電解用水指標要求如下表2所示：

1.1.2 實驗材料

D301型陰離子交換樹脂：上海勁凱樹脂有限公司生產、蒸餾水、氫氧化鈉分析純、BPA 分析純、BF分析純、98%濃硫酸、甲醇色譜純、工業用鹽90%。

1.2 實驗設備及儀器

戴安液相色譜儀：配有P680 Summit HPLC泵，Summit HPLC UVD340檢測器、賽多利斯分析天平：pHS-3C精密pH計：上海精密儀器制造廠生產、攪拌器、中壓恒流泵、布氏漏斗。

1.3 實驗方法

配制一定濃度的含酚廢水，調節不同的pH值，將其按照一定流量通入離子交換樹脂柱，調節廢水進入量，改變廢水在離子交換樹脂柱中停留時間。利用液相色譜儀測定從樹脂柱流出廢水的酚含量，停留時間為5min時含酚廢水中無雙酚A殘留，而苯酚的含量為0.7ppm左右，達到滿足電解用水的要求。

1.4分析方法

利用液相色譜法分離苯酚、雙酚A，用紫外檢測器檢測，外標法定量分析其含量。

色譜條件：液相色譜儀：德國戴安液相色譜儀;分離柱：ZORBAX SB-C18 4.6×250mm，5μm（安捷倫公司）;流動相：甲醇：水=60：40;流速為1.0mL/min;進樣：用六通進樣閥進樣20μL;柱溫箱：35℃;檢測波長278nm。

2 結果與討論

2.1 離子交換樹脂吸附影響因素實驗

1）含酚廢水的pH值對離子交換樹脂吸附作用的影響

配制含有雙酚A、苯酚廢水水樣，控制其pH在12～13之間，用98%的濃硫酸調節含酚廢水的pH分別為1、3、5、7、9，廢水水樣的進料量為30ml/min;考察D301型離子交換樹脂對雙酚A去除率的影響。

圖1表明，當水樣的pH在3～5之間時，雙酚A的去除效果最好，達到100%，而水樣的pH在1～3之間時，苯酚的去除效果最好，達到97.8%以上。因此當溶液的pH越小，有利于弱堿性離子交換樹脂的水解電離，容易與廢水中的酸性分子（酚類物質為弱酸性）結合，達到吸附凈化廢水中酚類物質的目的。

2）含酚廢水的進料量對離子交換樹脂吸附作用的影響

配制含有雙酚A、苯酚廢水水樣，控制其pH在12～13之間，用98%的濃硫酸調節含酚廢水的pH在3左右，控制廢水水樣的進料量為10ml/min、20 ml/min、30 ml/min、40 ml/min、50 ml/min;考察D301型離子交換樹脂對雙酚A去除率的影響。

圖2表明，當水樣的進水量在10～50 ml/min之間時，雙酚A的去除效果最好，達到100%，而水樣的進水量在10～30 ml/min之間時，苯酚的去除效果最好，達到97.8%以上。因此當廢水的進樣量越小，離子交換樹脂的吸附時間越長，有利于吸附水中的酚類物質。

3 結論

1）處理高鹽堿性含酚廢水的最佳條件為：調節其pH=3、廢水進料量為30ml/min，停留時間為5min，廢水中酚類物質的去除效果最佳。

2）在酸性條件下有利于弱堿性陰離子交換樹脂的分解電離，容易與廢水中的酸性分子（酚類物質為弱酸性）結合，達到吸附凈化廢水中酚類物質的目的。同時離子交換吸附時間越長越有利于酚類物質的吸附。

參考文獻

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[6] ?胡敬輝，方紅承，曹華俊 溶劑萃取法處理高COD有機硅廢水的研究[J] 山東化工.2017（19）：185-187