胡行赫
广州华浩能源环保集团股份有限公司
摘 要： 验目：通过树脂吸附工艺，使两种废水中的铜小于0.5ppm，镍小于0.3ppm。验证1#（LSC-100）、2#（LX-13）、3#(930)三种树脂的处理精度是电镀废水排放要求，以及是否有可观的处理量。方法：分别将2份1# 2# 3# 50ml预处理后的树脂装填入树脂柱中,分别以10BV/H(即500ml/H)的流速,每隔2小时收集一次产水水样。结果：1# 2# 3# 树脂处理铜、镍废水效果优势明显，精度满足客户要求。结论：树脂吸附方法处理含镍含铜废水是可行的。
关键词：离子交换树脂；吸附净化；铜离子；镍离子
引 言：
随着工业的快速发展，工业废液污染问题逐渐凸显，给社会与工厂带来的负担也越来越沉重。为了能够使这一棘手的问题得以解决，离子交换树脂的吸附技术获得的广泛运用。离子交换树脂属于一种高分子材料，是由多种不同性质的离子交换基团与高分子聚合物之间发生交联反应之后制备而成的，这种高分子材料是带有活性基团的。由于这种高分子材料作为专门针对重金属离子吸附剂，其中含有相应的特定活性基团，不仅能够在实际交换中具有良好的稳定性，而且树脂具有较小的溶胀率，在交换容量以及吸附强度等方面所具备的特性都极为良好。侯新刚[7]等采用离子交换法对低浓度硫酸镍溶液进行吸附实验，结果表明：室温下，001×8型强酸性凝胶型阳离子交换树脂4.0g，镍离子质量浓度1.0 g/L，反应时间60 min，pH5～6，镍离子回收率能达到95%以上。动力学研究表明，吸附速率主要受液膜扩散控制。宋吉明[8]等通过氨基磷酸螯合树脂与其他螯合树脂对弱酸性电镀废水中的镍离子吸附性能比较试验得出：氨基磷酸螯合树脂由H+型转Na+型后对Ni2+的吸附量提高29.5%。处理后水中Ni2+质量浓度小于0.020mg/L。
吴洪锋[9]等采用离子交换—超滤—反渗透组合工艺处理镀镍漂洗废水，该系统经过连续四个多月的运行后，监测结果显示，镀镍漂洗废水中Ni2+质量浓度由424mg/L降至1.0mg/L以下，Ni2+回收率大于99%，废水整体回用率大于60%，系统出水可回用到镀镍漂洗槽中。该方法具有出水水质稳定以及可回收镍资源、水资源等优点。
张剑波[10]等选用大孔强酸型离子交换树脂，通过测定不同铜离子的去除率的影响，表明离子交换树脂性能稳定，交换容量大，净化后水的铜离子浓度低于0.1mg/L，达到韩通废水的净化处理要求。
为了对这一过程进行更好的研究，本文以铜离子、镍离子的吸附为例，通过对含有D851离子交换树脂的动态离子交换柱进行使用，来针对分别含有铜离子、镍离子的废水进行处理。通过树脂吸附工艺，使两种废水中的铜小于0.5ppm，镍小于0.3ppm。验证1#（LSC-100）、2#（LX-13）、3#(930)三种树脂的处理精度是电镀废水排放要求，以及是否有可观的处理量。下面就树脂吸附实验进行分析。
1材料的选择与处理
1.1试验用水及材料
本次需要处理的水有两种，一种水为含铜废水，浓度为500mg/l，体系组分较多，主要有硫酸、盐酸、部分胺等,PH7.2，电导4000-5000us/cm，铜含量在15-50ppm，以及少量Zn、Fe、Ni；另一种水为含镍废水，浓度为500mg/l，体系组分也较多，主要有硫酸、盐酸等,PH7.2，电导3400-4000us/cm，镍含量200-300ppm, 以及少量Zn、Fe、Ni。取若干含铜废水,含镍废水,使用氢氧化钠调节PH至5.0,加入少许PAM静止沉淀,取上清液.后得出实验原水.（除铬预处理）。离子交换树脂选择大孔磺酸型阳离子交换树脂，该树脂的种类较多，在吸附交换过程具有较强的扩散性，可以有效地加快吸附交换的速度，对具有较好的吸附效果，并且化学结构非常稳定。离子交换树脂的种类选择D152弱酸树脂、D113弱酸性阳离子交换树脂、D401大孔苯乙烯螯合树脂。
1.2实验目的
此次实验目的是通过树脂吸附工艺，使两种废水中的铜小于0.5ppm，镍小于0.3ppm。验证1#（LSC-100）、2#（LX-13）、3#(930)三种树脂的处理精度是电镀废水排放要求，以及是否有可观的处理量。
1.3树脂的预处理
离子交换树脂中通常具有一定的杂质，与水溶液接触时，杂质容易融入水溶液中，污染水质。所以，需要通过去离子是去除里面的杂质，如破碎粒子、泡沫等，处理不同废水对应树脂的预处理也不同。为了达到离子交换树脂pH不影响废水处理的目的，要用蒸馏水预处理成中性。从而提高离子交换树脂的浓度。此次实验中，离子交换树脂的预处理过程如下：取500ml的1#树脂置入烧杯中,先用去500ml去离子水清洗树脂杂质,后用500ml的5%盐酸溶液再生,后用500ml去离子水将PH洗至偏中性,后用500ml的6%氢氧化钠溶液转型至钠性,后用后用500ml去离子水将PH洗至偏中性.完成上述步骤后，将三种树脂放在30℃的风干机中风干，等待试验。
2.铜镍离子吸附试验
2.1树脂种类吸附试验
分别将2份1# 2# 3# 50ml预处理后的树脂装填入树脂柱中，以此来吸附含铜废水和含镍废水的处理过程（如下图1）。
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图1 实验废水树脂吸附流程图
其中，分别以10BV/H(即500ml/H)的流速，试验温度为25℃，每隔2小时收集一次产水水样（如下图2），其中左1为含镍废水，体系组分也较多，主要有硫酸、盐酸等,PH7.2，电导3400-4000us/cm，镍含量200-300ppm, 以及少量Zn、Fe、Ni，右1为树脂吸附产水。
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从表5可以看出，3#(930)树脂H型离子交换树脂性能稳定，已处理731BV，都未失效，都是成熟产品与领域，铜含量小，由于处理量很大。净化后水的铜离子浓度低于0.1mg/L，达到废水的净化处理要求。
（3）小结：
在工业排放的废液之中，通常会含有有机大分子物质，其自身带有一定的毒性，能够使得环境、水源带来污染。当前阶段下，通过对离子交换树脂的利用下，实现对有机物的吸附，已经成为世界范围内研究的热点问题。相关本实验采用1# 2# 3# 3种不同类型的离子交换树脂对废水中含镍废水和含铜废水进行吸附实验进行了研究。经过对其结果的研究表明1# 2# 3# 树脂处理铜、镍废水效果优势明显，精度满足客户要求，且吸附指标稳定。
3结语与展望
随着工业的快速发展，工业废液污染问题逐渐凸显，给社会与工厂带来的负担也越来越沉重。如何对废水中的镍、铜等重金属进行有效去除并回收利用，一直是近年来的研究热点。为了能够使这一棘手的问题得以解决，离子交换树脂的吸附技术获得的广泛运用。离子交换树脂属于一种高分子材料，是由多种不同性质的离子交换基团与高分子聚合物之间发生交联反应之后制备而成的，这种高分子材料是带有活性基团的。由于其中含有相应的活性基团，能够与工业废液当中存在的重金属污染物、酸性以及碱性有机物等物质发生作用，从而达到脱除的效果。离子交换树脂法是一种较为有效的处理方法，对常规浓度和低浓度的含镍、铜废水均有较好的处理效果，且对镍、铜的浓缩倍数高，可将废水有效资源化利用。该法充分发挥离子交换树脂的资源回收功能，不仅能保护环境，而且可取得较好的经济效益。因此，利用离子交换法处理低浓度金属离子废水是今后的发展趋势。在以后的研究工作中，应加强对新型树脂的开发，提升树脂的吸附容量、选择性及化学稳定性，并加强处理实际废水的应用研究。
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