工业废水膜分离法全解.pptx
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1、13.4 13.4 离子交换法离子交换法离子交换剂离离子子交交换换剂剂可可分分为为无无机机离离子子交交换换剂剂和和有有机机离离子子交交换换剂剂两两类类。前前者者如如天天然然沸沸石石和和人人造造沸沸石石等等;后后者者是是一一种种高高分分子子聚聚合合物物电电解解质质,称为称为离子交换树脂离子交换树脂,它是使用最广泛的离子交换剂。,它是使用最广泛的离子交换剂。离子交换树脂的结构特征离子交换树脂的结构特征 离离子子交交换换树树脂脂的的结结构构如如图图所所示示,它它是是由由骨骨架架和和活活性性基基团团两两部部分分组组成成。骨骨架架又又称称为为母母体体,是是形形成成离离子子交交换换树树脂脂的的结结构构主主
2、体体。它它是是以以一一种种线线型型结结构构的的高高分分子子有有机机化化合合物物为为主主,加加上上一一定定数数量量的的交交联联剂剂,通通过过横横键键架架桥桥作作用用构构成成空空间间网网状状结结构构。活活性性基基团团由由固固定定离离子子和和活活动动离离子子组组成成。固固定定离离子子固固定定在在树树脂脂骨骨架架上上,活活动动离离子子(或或称称交交换换离离子子)则则依依靠靠静静电电引引力力与与固固定定离离子子结结合合在在-起起,二二者者电电性性相相反反电电荷荷相相等等,处处于于电电性性中中和和状状态。态。离子交换树脂的种类离子交换树脂的种类离离子子交交换换树树脂脂按按照照功功能能基基团团的的性性质质可
3、可分分为为:含含有有酸酸性性基基团团的的阳阳离离子子交交换换树树脂脂、含含有有碱碱性性基基团团的的阴阴离离子子交交换换树树脂脂、含含有有胺胺羧羧基基团团等等的的整整合合树树脂脂、含含有有氧氧化化-还还原原基基团团的的氧氧化化还还原原树树脂脂(或或称称电电子子交交换换树树脂脂)以以及及两两性性树树脂脂等等五五种种,还还有有新新近近发发展展起起来来的的萃萃淋淋树树脂脂(或或称称溶溶剂剂浸浸渍渍树树脂脂)等等等等。其其中中,阳阳、阴阴离离子子交交换换树树脂脂按按照照活活性性基基团团电电离离的的强强弱弱程程度度,又又分分别别分分为为强强酸酸(如如-SO-SO3 3H)H)、弱弱酸酸(如如-COOH)-
4、COOH)、强强碱碱(如如-N(CHN(CH3 3)3 3+0H0H-)、弱碱、弱碱(如如-NH-NH2 2)树脂。树脂。离离子子交交换换树树脂脂按按树树脂脂类类型型和和孔孔结结构构的的不不同同可可分分为为:凝凝胶胶型型树树脂脂,大大孔孔型型树树脂脂,多多孔孔凝凝胶胶型型树树脂脂,巨巨孔孔型型(MR(MR型型)树树脂脂,高高巨巨孔孔型型(超超MRMR型型)树树脂脂等等。如如果果按按树树脂脂交交联联度度(交交联联剂剂含含量量的的百百分分数数)大大小小分分类类,可可把把离离子子交交换换树树脂脂分分为为:低低交交联联度度(2(24%)4%),一一般般交交联联度度(7(78%)8%),高高交交联联度度
5、(12(1220%)20%)等等三三种种。实实际际中中常常用用的的是是交交联联度度7 712%12%的的树树脂脂。此此外外,习习惯惯上上还还按按照照出出厂厂型型式式即即活活动动离离子子的的名名称称,把把交交换换树树脂脂简简称称为为H H型、型、NaNa型、型、OHOH型、型、C1C1型树脂等等。型树脂等等。离子交换树脂的性能离子交换树脂的性能 离离子子交交换换树树脂脂对对水水溶溶液液或或废废水水中中某某种种离离子子优优先先交交换换的的性性能能,称称为为树树脂脂的的交交换换选选择择性性,简简称称选选择择性性。它它是是表表征征树树脂脂对对不不同同离离子亲合能力的差别。离子交换的选择性与许多因素有关
6、。子亲合能力的差别。离子交换的选择性与许多因素有关。树脂的交换选择性树脂的交换选择性 1)1)在在低低浓浓度度和和常常温温下下,离离子子的的交交换换势势(即即交交换换离离子子与与固固定定离离子子结结合合的的能能力力)随溶液中离子价数的增加而增加,例如:随溶液中离子价数的增加而增加,例如:ThTh4+4+LaLa3+3+CaCa2+2+NaNa+。2)2)在在低低浓浓度度和和常常温温下下,价价数数相相同同时时,交交换换势势随随原原子子序序数数增增加加而而增增加加。这这是是因因为为原原子子序序数数大大,水水化化离离子子半半径径小小,作作用用力力就就强强。例例如如:BaBa2+2+SrSr2+2+C
7、aCa2+2+MgMg2+2+。3)3)交交换换势势随随离离子子浓浓度度的的增增加加而而增增大大。高高浓浓度度的的低低价价离离子子甚甚至至可可以以把把高高价价离离子置换下来,这就是离子交换树脂能够再生的依据。子置换下来,这就是离子交换树脂能够再生的依据。4)H4)H+离离子子和和OHOH-离离子子的的交交换换势势,取取决决于于它它们们与与固固定定离离子子所所形形成成的的酸酸或或碱碱的的强强度,强度越大,交换势越小。度,强度越大,交换势越小。5)5)金属在溶液中呈络阴离子存在时,一般来说交换势降低金属在溶液中呈络阴离子存在时,一般来说交换势降低。离子交换工艺及设备 离离子子交交换换装装置置,按按
8、照照运运行行方方式式的的不不同同,可可分分为为固固定定床床和和连连续续床两大类。床两大类。用用于于废废水水处处理理的的离离子子交交换换系系统统一一般般包包括括:预预处处理理设设备备(一一般般采采用用砂砂滤滤器器,用用以以去去除除悬悬浮浮物物,防防止止离离子子交交换换树树脂脂受受污污染染和和交交换换床堵塞床堵塞)、离子交换器和再生附属设备、离子交换器和再生附属设备(再生液配制设备再生液配制设备)。离子交换法在废水处理中的应用含汞废水的处理含汞废水的处理 当当汞汞在在废废水水中中呈呈HgHg2+2+或或HgClHgCl+或或CHCH3 3HgHg+等等阳阳离离子子形形态态存存在在时时,含含巯巯基基
9、(-SH)(-SH)的的树树脂脂如如聚聚硫硫代代苯苯乙乙烯烯阳阳离离子子交交换换树树脂脂,对对它它们们的的分分离离具具有有特效,其反应如下:特效,其反应如下:2RSH+Hg2RSH+Hg2+2+(RS)2Hg+2H(RS)2Hg+2H+RSH+HgClRSH+HgCl+RSHgCl+H RSHgCl+H+RSH+CHRSH+CH3 3HgHg+RSHgCH RSHgCH3 3+H+H+国国外外用用大大孔孔巯巯基基树树脂脂进进行行交交换换,在在pHpH2 2的的条条件件下下,处处理理含含汞汞202050mg/L50mg/L的的氯氯碱碱废废水水,出出水水含含汞汞在在0.002mg/L0.002mg
10、/L以以下下。我我国国某某研研究究部部门门用用国国产产大大孔孔巯巯基基树树脂脂处处理理甲甲基基汞汞废废水水的的研研究究取取得得了了良良好好的的结结果果,该该法法的的流流程程是是:将将甲甲基基汞汞废废水水通通入入巯巯基基树树脂脂交交换换柱柱进进行行交交换换,然然后后用用盐盐酸酸-氯氯化化钠钠溶溶液液洗洗脱脱,洗洗脱脱液液经经紫紫外外光光照照射射迅迅速速分分解解后后,再再用用铜铜屑屑还还原原回回收收金金属属汞汞。经经过过处处理理,出出水水中中含含甲甲基基汞汞lppblppb以以下下,汞汞得得以以回收。回收。含镉废水的处理含镉废水的处理 在在废废水水中中镉镉也也有有两两种种离离子子形形态态。氰氰化化
11、镀镀镉镉淋淋洗洗水水中中的的银银为为四四氰氰络络镉镉阴阴离离子子Cd(CN)Cd(CN)4 42-2-,它它可可以以用用D370D370大大孔孔叔叔胺胺型型弱弱碱碱性性阴阴离离子子交交换换树树脂脂来来处处理理,出出水水含含镉镉低低于于国国家家排排放放标标准准,镉镉还还可可以以回回收收利利用用。另另外外一一种种废废水水中中的的镉镉以以CdCd2+2+离离子子或或者者Cd(NHCd(NH3 3)4 42+2+络络离离子子形形态态存存在在,例例如如镀镀银银漂漂洗洗水水,含含镉镉约约20mg/L20mg/L,pHpH值值为为7 7左左右右,采采用用NaNa型型DK110DK110阳阳离离子子交交换换树
12、树脂脂处处理理,得得到到很很好好的的效效果果。据据报报导导已已有有许许多多除除镉镉的的特特效效树树脂脂可可用用于于废废水水处处理理或或回回收收银银。当当处处理理含含镉镉5050250mg/L250mg/L的的废废水水时时,回回收收镉镉的的价价值值可可使使离离子子交交换换装装置置的的投投资在半年到两年内得到补偿。资在半年到两年内得到补偿。含铬废水的处理含铬废水的处理 在在城城市市污污水水的的深深度度处处理理中中,也也可可用用离离子子交交换换法法去去除除常常规规二二级级处处理理中中难难以以去去除除的的营营养养物物质质磷磷和和氮氮,使使水水质质达达到到受受纳纳水水体体或或某某具具体体回回用用目的水质
13、标准。目的水质标准。氯型强碱性阴离子交换树脂吸着磷酸的反应如下:氯型强碱性阴离子交换树脂吸着磷酸的反应如下:2RCl+HPO2RCl+HPO4 42-2-R R2 2HPOHPO4 4+2C1+2C1-树树脂脂的的选选择择性性次次序序为为:POPO4 43-3-HPOHPO4 42-2-H H2 2POPO4 4-,但但吸吸着着量量以以一一价价的的H H2 2POPO4 4-为为最最大大。三三价价铁铁离离子子型型的的强强酸酸性性阳阳离离子子交交换换树树脂脂也也能能吸吸着着磷磷酸酸,这这种种树树脂脂对对污污水水二二级级处处理理出出水水进进行行深深度度处处理理时时,磷磷酸酸的的吸吸附附量量为为2.
14、75kg(2.75kg(磷磷)/m)/m3 3(树树脂脂),处处理理后后出出水水的的磷磷酸酸浓浓度度在在0.01mg/L 0.01mg/L(磷磷)以下。再生时使用三氯化铁溶液。以下。再生时使用三氯化铁溶液。用用氯氯型型阳阳离离子子交交换换树树脂脂对对污污水水二二级级处处理理出出水水进进行行处处理理时时,一一个个工工作作周周期期的的处处理理水水量量约约为为树树脂脂量量的的170170倍倍,硝硝酸酸根根离离子子的的去去除除率率为为7777,处理出水的硝酸根离子浓度降到,处理出水的硝酸根离子浓度降到1.3mg/L1.3mg/L。除磷脱氮除磷脱氮8吨/小时全自动离子交换纯水系统13.5电渗析电渗析 一
15、、概述一、概述 电渗析法是在外加直流电场作用下,利用离子电渗析法是在外加直流电场作用下,利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性,使溶液中溶质交换膜对溶液中离子的选择透过性,使溶液中溶质和溶剂分离的一种物理化学过程。和溶剂分离的一种物理化学过程。在阴极和阳极之间交替排列一系列阴离子交换在阴极和阳极之间交替排列一系列阴离子交换膜和阳离子交换膜。阴离子交换膜能使阴离子透过,膜和阳离子交换膜。阴离子交换膜能使阴离子透过,阳离子交换膜能使阳离子透过。在两种膜所形成的阳离子交换膜能使阳离子透过。在两种膜所形成的格室中充满氯化钠(格室中充满氯化钠(NaCl)的水溶液,当接入直流)的水溶液,当接入直流电源,带
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- 工业废水 分离法
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