离子交换法处理工业废水

Ⅰ 工业重金属离子废水处理技术

下面是中达咨询给大家带来关于工业重金属离子废水处理技术，以供参考。
工业重金属离子废水处理技术
含重金属废水处理新技术主要包括两方面，一方面是对传统技术的改进，另一方面是处理重金属废水的新方法。
1.1化学沉淀法
化学沉淀法有中和沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法和铁氧体法，其中较为新型的技术是铁氧体法。铁氧体法是日本电气公司（NEC）研究出的一种从废水中去除重金属离子的新方法。做法是：在含重金属离子的废水中加入铁盐，利用共沉法从废水中制取铁氧体粉末。铁氧体法可一次去除废水中多种重金属离子，铁氧体沉淀不再溶解。铁氧体法处理重金属废水效果好，投资省，设备简单，沉渣量少，且化学性质比较稳定键迅。在自然条件下，一般不易造成二次污染。铁氧体法捕集金属离子的机理是通过晶格取代的方式而非一般磨亮旅的化学反应，因此有可能突破溶度积常数的限制而同时对多种重金属离子产生作用，特别适用于处理工业生产中所产生的含多种重金属离子的废水。
1.2吸附法
吸附法是利用多孔性固态物质吸附水中污染物的一种方法。海泡石是一种天然纤维状含镁水合硅酸盐粘土，对废水中重金属的吸附有很好的效果，理想分子式为[Si12Mg8（OH）4]（H2O）48H2O.海泡石对水中的Ni2+，Co2+，Pb2+，Cu2+和Cd2+有较好的吸附效果，尤其对高浓度重金属有较好的吸附性能。有机硅吸附剂对重金属也有较好的吸附效果。有机硅吸附剂是一类由碳官能有机硅单体制备的聚合物或经这些单体处理过的无机材料或合成材料。化工及金属冶炼企业所排出的废水中常含有有色金属及有毒金属元素，采用含NHC（S）CH3和NHC（S）NH官能团的有机硅可有效地吸附这些元素，它们具有很高的吸附容量及分配系数。此类有机硅吸附剂对Hg，Cu，As，Sb的吸附容量最大，对Cu，Hg，Te，Th，Bi的分配系数大。利用这些吸附剂可以同时分离多种金属，并且可以在很宽的pH范围内吸附重金属，一般不需要特定的pH值，但净化污水的最佳pH值为5~9.未改解的水解木质素本身可以作为吸附剂，主要用于吸附去除各种重金属离子。Karsheva等人研究发现，水溶性木质素是一种有效的吸附剂，可用于去除水中的铅离子。Lalvani发现一种可以吸附溶液中的Cr3+和Cr6+的木质素，该木质素可以去除63%的Cr6+、100%的Cr3+.
1.3离子交换法
由于重金属废水中的重金属大多以离子状态存在，所以用离子交换法处理能有效地除去和回收废水中的重金属。采用微波辐射促进化学反应技术，引用氧化还原引发体系，可在纤维素上接枝丙烯酸/丙烯酰胺来合成具有特定功能的吸附树脂。研究表明：在最佳的合成工艺条件下，树脂对Cu2+的吸附率为99.2%，吸附容量为49.6mg/g，用8%NH3H2O作为淋洗液对树脂洗脱再生，洗脱率在85%以上。大昂吸附树脂重复使用7次时，对重金属离子的吸附率仍可保持在90%以上，具有良好的再生使用寿命。超级吸水树脂SAPC也可以脱除废水中的重金属离子，SAPC对Cr3+，Co2+离子的富集能力强，对Hg2+，Pb2+，Ni2+富集能力次之。
1.4改性滤料法
同济大学高乃云教授分别用氧化铝涂层砂和氧化铁涂层砂去处水中的金属锌，发现pH>9时，涂瞎凳层砂除锌率达100%.印度工业学院Jiban K.Satpathy用平均尺寸为0.71mm的过滤石英砂涂以硝酸铁，将涂层滤料（15cm高度）置于直径1.1cm的玻璃柱中，实现了分别在不同的pH值条件下从镀镉、镀铬废水中有效去除镉、铬。Edwards等人用铁氧化物覆盖的砂粒柱进行了Pb2+，Cd2+，Ni3+和Cr3+吸附实验，结果表明：水中溶解态的重金属离子Pb2+，Cd2+，Ni3+，Cr3+在pH为8.5时几乎可以全部除去。高乃云等在用氧化铁涂层改性滤料除砷，实验中发现除砷效果显著，去除率可以达到95%以上，且遵循pH值、高去除率的规律[8].
1.5萃取法
萃取法属于物化处理法，是水处理技术中的一个重要方法，大多数重金属废水可以用萃取法处理。传统重金属的溶剂萃取，前处理费时费力，还必须使用大量有机溶剂，如果后期处理不当，会对环境造成二次污染。而超临界CO2流体（CO2SFE），选择性好，流程简便，萃取速度快，能耗低，后处理简单，具有溶剂萃取所没有的优势。超临界流体是指处于临界温度和临界压力以上的流体。SFE化学性质稳定，萃取条件温和，萃取后可回收，无溶剂残留，被称为“绿色溶剂”，是目前应用最为广泛的超临界流体萃取剂。尽管利用CO2SFE萃取技术大规模治理环境重金属污染的经济性尚无定论，但随着工业级CO2SFE流体萃取技术的日益完善，其节能、节时、省力的优势会逐渐显现出来。
1.6新工艺法
1.6.1无害化诱导结晶新工艺
无害化诱导结晶新工艺利用诱导结晶原理，以碳酸钠为沉淀剂，使重金属离子形成难溶盐在流态化的硅砂表面结晶沉积从而达到去除重金属的目的。这种工艺操作方便，处理量大，占地面积小，而且在硅砂表面产生的金属沉积物，结构密实，含水率低。对反应饱和后的硅砂可采取加酸溶解回收重金属或采用水泥固化硅砂的措施，从而达到对重金属废水的最终无害化处理。重金属废水经流态化结晶沉积法及过滤处理后，重金属离子去除率可达99%，无需沉淀池，反应速度快，且无污泥产生。
1.6.2微电解生物法组合工艺
采用微电解生物法组合工艺处理含铬废水时，在实验过程中，电镀废水中的重金属离子通过微电解法预处理可去除90%以上，剩余部分被后续工艺的微生物功能菌去除。实验结果表明：对Cr6+含量为50mg/L，Cu2+含量为15mg/L，Ni2+含量为10mg/L的废水，经处理后，重金属离子的净化率达99.9%，且无二次污染。微电解法利用机械加工过程中的废铁屑处理电镀废水，不仅处理效果较好，而且成本低廉，操作简便。生物法净化含铬电镀废水的优点是污泥量少，净化效果好。实际工程运用中，对电镀废水选用廉价的铁碳法进行预处理，再用SR功能菌进行深度处理，也不失为一种降低处理费用提高处理效率的好方法。利用微电解生物法组合工艺处理含铬电镀废水，完全能够达到国家规定的排放标准。
1.6.3铁屑固定床工艺
铁屑固定床处理重金属废水工艺是指：电镀生产工艺过程中产生的含Cr6+废水，经过铁屑固定床的综合作用，出水在进入沉淀池沉淀后，上清液可作为处理水排放或回用。其基本原理是铁屑对絮体的电附集和对反应的催化作用，以及电池反应产物的混凝、新生絮体的吸附和床层的过滤等作用的综合效应的结果，其中主要作用是氧化还原和电附集。该工艺具有省水、节电、运行费用低、无二次污染等特点，可以解决重金属废水治理难题，对于其他重金属的处理，只需调整工艺参数即可。
1.7生化处理法
生化处理法是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，包括生物吸附、生物絮凝、微生物代谢等方法。
1.7.1生物吸附法
生物吸附法是指生物体借助化学作用吸附金属离子的方法。藻类和微生物菌体对重金属有很好的吸附作用，并且具有成本低、选择性好、吸附量大、浓度适用范围广等优点，是一种比较经济的吸附剂。用生物吸附法从废水中去除重金属的研究，美国等国家已初见成效.有研究者预处理假单胞菌的菌胶团后，将其固定在细粒磁铁矿上来吸附工业废水中Cu2+，发现当浓度高至100mg/L时，除去率可达96%，用酸解吸，可以回收95%铜，预处理可以增加吸附容量。但生物吸附法也存在一些不足，例如吸附容量易受环境因素的影响，微生物对重金属的吸附具有选择性，而重金属废水常含有多种有害重金属，影响微生物的作用，应用上受限制等，所以还需再进行进一步研究。
1.7.2生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。生物絮凝法的开发虽然不到20年，却已经发现有17种以上的微生物具有较好的絮凝功能，如霉菌、细菌、放线菌和酵母菌等，并且大多数微生物可以用来处理重金属。生物絮凝法具有安全无毒、絮凝效率高、絮凝物易于分离等优点，具有广阔的发展前景。邵颖和叶玉汉研究了聚合铝与天然阳离子有机高分子壳聚糖复合后的絮凝特征及复合絮凝剂对重金属废水的处理应用。结果表明，聚合铝与壳聚糖复合能相互促进其絮凝效能，对重金属废水的去除率可达97%以上。
2、结语
由于重金属废水处理比较复杂，且水体中含有多种重金属离子，所以在处理过程中应该考虑采用多种方法和工艺的综合运用，以达到最好的处理效果。在选择方法上也应该遵循经济、方便、不产生二次污染的原则。
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Ⅱ 工业含铅的废水治理方法

目前，工业中处理废水中重金属铅离子一般采用化学沉淀法和离子交换法。另外，液膜法和生物吸附法是新兴的含铅废水的处理方法，目前处于研究阶段。而电解法则是一种有待人们重新认识的古老方法。（1）化学沉淀法化学沉淀法是目前使用较为普遍的方法。所用沉淀剂有：石灰、烧碱、氢氧化镁、纯碱以及磷酸盐，其中氢氧化物沉淀法应用较多。此法是将离子铅转化为不溶性铅盐与无机颗粒一起沉降，处理效果比较好，可以达到国家排放标准。但大量的铅盐污泥不易处理，容易造成二次污染，且此法存在占地面积大、处理量小、选择性差等缺点。（2）离子交换法离子交换法是利用离子交换剂有离子交换树脂、沸石等。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子进行交换来实现的。推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力。离子交换法处理铅离子是较为理想的方法之一，不但占地面积小、管理方便、铅离子脱除率很高，而且处理得当可使再生液作为资源回收，不会对环境造成二次污染。离子交换法的缺点是一次性投资比较大，且再生也存在一定的困难。（3）生物吸附法使用生物材料处理和回收含铅废水的技术是既简单又经济的治理方法，已经引起了人们的重视。生物材料对重金属天然的亲和力，可用以净化浓度范围较广的铅离子废水以及混合的金属离子废水。其优点有：①受pH值影响小；②不使用化学试剂；③污泥量极少；④无二次污染；⑤排放水可回用；⑥菌泥中金属可回收且菌泥可用作肥料。生物吸附法将是废水深度处理常用的方法。（4）电解法电解法目前处理含铅废水难度较大，但很有潜力。此方法在国内外尚处于研究阶段。要彻底地治理含铅废水造成的污染，清洁生产和综合利用是发展的趋势。一方面，必须改进电池等生产工艺现状，积极探索研究新工艺、新方法，大力推广清洁生产，从源头上遏制污染的产生；另一方面，对产生的含铅废水必须采用处理和利用相结合的方式，尽可能提取废水中有用物质，实现经济效益和环境效益的双丰收。

Ⅲ 废水离子交换处理法的运行方式

有静态运行和动态运行两种。静态运行是在处理水中加入适量的树脂进行混合，直至交换反应达到平衡状态。这种运行除非树脂对所需去除的同性离子有很高的选择性，否则由于反应的可逆性只能利用树脂交换容量的一部分。为了减弱交换时的逆反应，离子交换操作大都以动态运行，即置交换剂于圆柱形床中，废水连续通过床内交换。

Ⅳ 工业废水中金属离子的去除方法

1化学沉淀
化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法，包括中和沉法和硫化物沉淀法等。
中和沉淀法
在含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。实践证明在操作中需要注意以下几点：
（1）中和沉淀后，废水中若pH值高，需要中和处理后才可排放；
（2）废水中常常有多种重金属共存，当废水中含有Zn、Pb、Sn、Al等两性金属时，pH值偏高，可能有再溶解倾向，因此要严格控制pH值，实行分段沉淀；
（3）废水中有些阴离子如：卤素、氰根、腐植质等有可能与重金属形成络合物，因此要在中和之前需经过预处理；
（4）有些颗粒小，不易沉淀，则需加入絮凝剂辅助沉淀生成。
硫化物沉淀法
加入硫化物沉淀剂使废水中重金属离子生成硫化物沉淀后从废水中去除的方法。
与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的优点是：重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，反应时最佳pH值在7—9之间，处理后的废水不用中和。硫化物沉淀法的缺点是：硫化物沉淀物颗粒小，易形成胶体；硫化物沉淀剂本身在水中残留，遇酸生成硫化氢气体，产生二次污染。为了防止二次污染问题，英国学者研究出了改进的硫化物沉淀法，即在需处理的废水中有选择性的加入硫化物离子和另一重金属离子（该重金属的硫化物离子平衡浓度比需要除去的重金属污染物质的硫化物的平衡浓度高）。由于加进去的重金属的硫化物比废水中的重金属的硫化物更易溶解，这样废水中原有的重金属离子就比添加进去的重金属离子先分离出来，同时能够有效地避免硫化氢的生成和硫化物离子残留的问题。
2氧化还原处理
化学还原法
电镀废水中的Cr主要以Cr6＋离子形态存在，因此向废水中投加还原剂将Cr6＋还原成微毒的Cr3＋后，投加石灰或NaOH产生Cr（OH）3沉淀分离去除。化学还原法治理电镀废水是最早应用的治理技术之一，在我国有着广泛的应用，其治理原理简单、操作易于掌握、能承受大水量和高浓度废水冲击。根据投加还原剂的不同，可分为FeSO4法、NaHSO3法、铁屑法、SO2法等。
应用化学还原法处理含Cr废水，碱化时一般用石灰，但废渣多；用NaOH或Na2CO3，则污泥少，但药剂费用高，处理成本大，这是化学还原法的缺点。
铁氧体法
铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的。在含Cr废水中加入过量的FeSO4，使Cr6＋还原成Cr3＋，Fe2＋氧化成Fe3＋，调节pH值至8左右，使Fe离子和Cr离子产生氢氧化物沉淀。通入空气搅拌并加入氢氧化物不断反应，形成铬铁氧体。其典型工艺有间歇式和连续式。铁氧体法形成的污泥化学稳定性高，易于固液分离和脱水。铁氧体法除能处理含Cr废水外，特别适用于含重金属离子种类较多的电镀混合废水。我国应用铁氧体法已经有几十年历史，处理后的废水能达到排放标准，在国内电镀工业中应用较多。
铁氧体法具有设备简单、投资少、操作简便、不产生二次污染等优点。但在形成铁氧体过程中需要加热（约70oC），能耗较高，处理后盐度高，而且有不能处理含Hg和络合物废水的缺点。
电解法
电解法处理含Cr废水在我国已经有二十多年的历史，具有去除率高、无二次污染、所沉淀的重金属可回收利用等优点。大约有30多种废水溶液中的金属离子可进行电沉积。电解法是一种比较成熟的处理技术，能减少污泥的生成量，且能回收Cu、Ag、Cd等金属，已应用于废水的治理。不过电解法成本比较高，一般经浓缩后再电解经济效益较好。
近年来，电解法迅速发展，并对铁屑内电解进行了深入研究，利用铁屑内电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好的去除效果。
另外，高压脉冲电凝系统（）为当今世界新一代电化学水处理设备，对表面处理、涂装废水以及电镀混合废水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN－等污染物有显著的治理效果。高压脉冲电凝法比传统电解法电流效率提高20%—30%；电解时间缩短30%—40%；节省电能达到30%—40%；污泥产生量少；对重金属去除率可达96%一99%。
3溶剂萃取分离
溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液一液接触，可连续操作，分离效果较好。使用这种方法时，要选择有较高选择性的萃取剂，废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在，例如在酸性条件下，与萃取剂发生络合反应，从水相被萃取到有机相，然后在碱性条件下被反萃取到水相，使溶剂再生以循环利用。这就要求在萃取操作时注意选择水相酸度。尽管萃取法有较大优越性，然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大，使这种方法存在一定局限性，应用受到很大的限制。
4吸附法
吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方法。利用吸附法处理电镀重金属废水的吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖树脂等。活性炭装备简单，在废水治理中应用广泛，但活性炭再生效率低，处理水质很难达到回用要求，一般用于电镀废水的预处理。腐植酸类物质是比较廉价的吸附剂，把腐植酸做成腐植酸树脂用以处理含Cr、含Ni废水已有成功经验。有相关研究表明，壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂，壳聚糖树脂交联后，可重复使用10次，吸附容量没有明显降低。利用改性的海泡石治理重金属废水对Pb2＋、Hg2＋、Cd2＋有很好的吸附能力，处理后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准。另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂，铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr6＋的去除率达到99%，出水中Cr6＋含量低于国家排放标准，具有实际应用前暑。
5膜分离法
膜分离法是利用高分子所具有的选择性来进行物质分离的技术，包括电渗析、反渗透、膜萃取、超过滤等。用电渗析法处理电镀工业废水，处理后废水组成不变，有利于回槽使用。含Cu2＋、Ni2＋、Zn2＋、Cr6＋等金属离子废水都适宜用电渗析处理，已有成套设备。反渗透法已大规模用于镀Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金属废水处理。采用反渗透法处理电镀废水，已处理水可以回用，实现闭路循环。液膜法治理电镀废水的研究报道很多，有些领域液膜法已由基础理论研究进入到初步工业应用阶段，如我国和奥地利均用乳状液膜技术处理含Zn废水，此外也应用于镀Au废液处理中。膜萃取技术是一种高效、无二次污染的分离技术，该项技术在金属萃取方面有很大进展。
6离子交换法
离子交换处理法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法，应用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等等，离子交换树脂有凝胶型和大孔型。前者有选择性，后者制造复杂、成本高、再生剂耗量大，因而在应用上受到很大限制。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来实现的。推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力，多数情况下离子是先被吸附，再被交换，离子交换剂具有吸附、交换双重作用。这种材料的应用越来越多，如膨润土，它是以蒙脱石为主要成分的粘土，具有吸水膨胀性好、比表面积大、较强的吸附能力和离子交换能力，若经改良后其吸附及离子交换的能力更强。但是却较难再生，天然沸石在对重金属废水的处理方面比膨润土具有更大的优点：沸石是含网架结构的铝硅酸盐矿物，其内部多孔，比表面积大，具有独特的吸附和离子交换能力。研究表明，沸石从废水中去除重金属离子的机理，多数情况下是吸附和离子交换双重作用，随流速增加，离子交换将取代吸附作用占主要地位。若用NaCl对天然沸石进行预处理可提高吸附和离子交换能力。通过吸附和离子交换再生过程，废水中重金属离子浓度可浓缩提高30倍。沸石去除铜，在NaCl再生过程中，去除率达97%以上，可多次吸附交换，再生循环，而且对铜的去除率并不降低。
三、生物处理技术
由于传统治理方法有成本高、操作复杂、对于大流量低浓度的有害污染难处理等缺点，经过多年的探索和研究，生物治理技术日益受到人们的重视。随着耐重金属毒性微生物的研究进展，采用生物技术处理电镀重金属废水呈现蓬勃发展势头，根据生物去除重金属离子的机理不同可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法以及植物修复法。
1生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外，具有絮凝活性的代谢物。一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成，分子中含有多种官能团，能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。至目前为止，对重金属有絮凝作用的约有十几个品种，生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2＋、Hg2＋、Ag＋、Au2＋等重金属离子形成稳定的鳌合物而沉淀下来。应用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好，且生长快、易于实现工业化等特点。此外，微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有广阔的应用前景。
2生物吸附法
生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子，再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方法。利用胞外聚合物分离金属离子，有些细菌在生长过程中释放的蛋白质，能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点，已经被广泛应用。
3生物化学法
生物化学法指通过微生物处理含重金属废水，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法。该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用，将硫酸盐还原成H2S，废水中的重金属离子可以和所产生的H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除，同时H2SO4的还原作用可将SO42－转化为S2－而使废水的pH值升高。因许多重金属离子氢氧化物的离子积很小而沉淀。有关研究表明，生物化学法处理含Cr6＋浓度为30—40mg/L的废水去除率可达99．67%—99．97%。有人还利用家畜粪便厌氧消化污泥进行矿山酸性废水重金属离子的处理，结果表明该方法能有效去除废水中的重金属。赵晓红等人用脱硫肠杆菌（SRV）去除电镀废水中的铜离子，在铜质量浓度为246．8mg/L的溶液，当pH为4．0时，去除率达99．12%。
4植物修复法
植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量，以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法，它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属，主要有三部分组成：
（1）利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀或富集有毒金属；
（2）利用金属积累植物或超积累植物降低有毒金属活性，从而可减少重金属被淋滤到地下或通过空气载体扩散：
（3）利用金属积累植物或超积累植物将土壤中或水中的重金属萃取出来，富集并输送到植物根部可收割部分和植物地上枝条部分。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条，降低土壤或水体中的重金属浓度。在植物修复技术中能利用的植物有藻类、草本植物、木本植物等。
藻类净化重金属废水的能力，主要表现在对重金属具有很强的吸附力，利用藻类去除重金属离子的研究已有大量报道。褐藻对Au的吸收量达400mg/g，在一定条件下绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率达80%—90%，马尾藻、鼠尾藻对重金属的吸附虽然不及绿海藻，但仍具有较好的去除能力。
草本植物净化重金属废水的应用已有很多报道。凤眼莲是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物，它具有生长迅速，既能耐低温、又能耐高温的特点，能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属。有关研究发现凤眼莲对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。此外，还有很多草本植物具有净化作用，如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。
木本植物具有处理量大、净化效果好、受气候影响小、不易造成二次污染等等优点，受到人们广泛关注。同时对土壤中Cd、Hg等有较强的吸附积累作用，由胡焕斌等试验结果表明：芦苇和池杉对重金属Pb和Cd都有较强富集能力。

Ⅳ 离子交换法处理镀铬废水的要点

1.除铬阴柱设计数据
1）树脂饱和族桐孙工作交换容量：大孔型弱碱性阴树脂为60-70gCr6+/L;凝胶型强碱性阴树脂为40-45gCr6+/L。
2）树脂层高度应为0.6-1.0m。
3）流速不宜大于20m/h。
4）树脂饱和工作周期：废水中Cr6+含量为200-100mg/L时，饱和工作周期宜为36h；废水中Cr6+含量为100-50mg/L时，饱和工作周期宜为36-48h；废水中Cr6+含量小于50mg/L时，饱和工作周期由计算确定。
2.除铬阴柱和除酸阴柱的再生和淋洗
1）再生液浓度：采用大孔型弱碱阴离子交换树脂时宜为2.0-3.5mol/L；采用凝胶型弱碱性阴离子交换树脂时宜为2.5-3.0mol/L。
2）再生液用量宜为树脂体积2倍，先用0.5-1.0倍上周期后期的再生洗脱液，再用1.0-1.5倍的兆链新配再生液。
3）再生液流速宜为0.6-1.0m/h。
4）淋洗水量：采用大孔型弱碱阴树脂时宜为树脂体积的6-9倍，采用凝胶型弱碱性阴树脂时宜为树脂体积的4-5倍。
5）淋洗终点pH应为8-10。
6）反冲时树脂层膨胀率宜为50%。
3.酸性阳柱
1）强酸性阳树脂的工作交换容量可采用60-65g（CaCO3表示）/L；
2）交换终点出水pH值为3.0-3.5；
3）再生和淋洗要求
再生液浓度为1.5-2.0mol/轮冲L；
再生液用量为树脂体积的2倍；
再生液流速为1.2-4.0m/h；
淋洗水量为树脂体积的4-5倍；
淋洗终点pH值为2-3；
反冲时树脂层膨胀率为30%-50%。
4.脱钠阳柱的再生和淋洗
1）再生液浓度为1.0-1.5mol/L；
2）再生液用量为树脂体积的2倍；
3）再生液流速为1.2-4.0m/h；
4）淋洗水量为树脂体积的10倍。
5.钝化含铬清洗废水处理
1）进入酸性阳柱前废水的pH值宜大于4；
2）酸性阳柱和除酸阴柱的数值用量均为除铬阴柱树脂用量的2倍；
3）酸性阳柱的交换终点按出水pH值3.0-3.5和除酸阴柱出水电阻率≤2×104Ω·cm来控制；
4）酸性阳柱的再生液浓度为2-3mol/L。

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Ⅵ 环保工程师知识点：离子交换

2017环保工程师知识点：离子交换

离子交换法在水的软化和除盐中早已获得广泛的应用，目前已应用在回收和处理工业废水中的有毒物质方面。下面我为大家准备了离子交换的相关知识，欢迎阅读。

1离子交换的基本原理

水处理中主要采用离子交换树脂和磺化煤用于离子交换。其中离子交换树脂应用广泛，种类多，而磺化煤为兼有强酸型和弱酸型交换基团的阳离子交换剂。 离子交换树脂按结构特征，分为：凝胶型、大孔型和等孔型; 按树脂母体种类，分为：苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;按其交换基团性质，分为：强酸型、弱酸型、强碱型和弱碱型。

⑴离子交换树脂的构造

是由空间网状结构骨架(即母体)与附属在骨架上的许多活性基团所构成的不溶性高分子化合物。活性基团遇水电离，分成两部 分：固定部分，仍与骨架牢固结合，不能自由移动，构成所谓固定离子，活动部分，能在一定范围内自由移动，并与其周围溶液中的其他同性离子进行交换反应，称为可交换离子。

⑵基本性能

①外观

呈透明或半透明球形，颜色有乳白色、淡黄色、黄色、褐色、棕褐色等，

②交联度

指交联剂占树脂原料总重量的百分数。对树脂的许多性能例如交换容量、含水率、溶胀性、机械强度等有决定性影响，一般水处理 中树脂的交联度为7%～10%。

③含水率

指每克湿树脂所含水分的百分率，一般为50%，交联度越大，孔隙越小，含水率越少。

④溶胀性

指干树脂用水浸泡而体积变大的现象。一般来说，交联度越小，活性基团越容易电离，可交换离子的水合离子半径越大，则溶胀度越大;树脂周围溶液电解质浓度越高，树脂溶胀率就越小。

在生产中应尽量保证离子交换器有长的工作周期，减少再生次数，以延长树脂的使用寿命。

⑤密度

分为干真密度、湿真密度和湿视密度

⑥交换容量

是树脂最重要的性能，是设计离子交换过程装置时所必须的数据，定量地表示树脂交换能力的大小。分为全交换容量和工作交换容 量。

⑦有效PH范围

由于树脂的交换基团分为强酸强碱和弱酸弱碱，所以水的PH值对其电离会产生影响，影响其工作交换容量。弱碱只能在酸性溶液中以及弱酸在碱性溶液中有较高的交换能力。

⑧选择性

即离子交换树脂对水中某种离子能优先交换的性能。除与树脂类型有关外，还与水中湿度和离子浓度有关。

⑨离子交换平衡

离子交换反应是可逆反应，服从质量作用定律和当量定律。经过一定时间，离子交换体系中固态的树脂相和溶液相之间的离子交换反应达到平衡，其平衡常数也称为离子交换选择系数。降低反应生成物的浓度有利于交换反应的进行。

⑩离子交换速率

主要受离子交换过程中离子扩散过程的影响。

其他性能：如溶解性、机械强度和耐冷热性等。离子交换树脂理论上不溶于水，机械强度用年损耗百分数表示，一般要求小于3%～ 7%/年。另外，温度对树脂机械强度和交换能力有影响。温度低则树脂的机械强度下降，阳离子比阴离子耐热性能好，盐型比酸碱型耐热 好。

⑶树脂层离子交换过程

以离子交换柱中装填钠型树脂，从上而下通以含有一定浓度钙离子的硬水为例，以交换柱的深度为横坐标，以树脂的饱和度为纵坐标，可绘得某一时刻的饱和度曲线。就整个交换过程而言，树脂层的变化可分为三个阶段。

2离子交换装置运行方式

离子交换装置按运行方式不同，分为固定床和连续床

⑴固定床的构造与压力滤罐相似，是离子交换装置中最基本的也是最常用的一种型式，其特点是交换与再生两个过程均在交换器中进行，根据交换器内装填树脂种类及交换时树脂在交换器中的位置的不同，可分为单层床、双层床和混合床。单层床是在离子交换器中只装填一种树脂，如果装填的是阳树脂，称为阳床;如果装填的是阴树脂，称为阴床。双层床是离子交换器内按比例装填强、弱两种同性树脂，由于强、弱两种树脂密度的不同，密度小的弱型树脂在上，密度大的强型树脂在下，在交换器内形成上下两层。

混合床则是在交换器内均匀混杂的装填阴、阳两种树脂，由于阴、阳树脂混杂，因此原水流经树脂层时，阴、阳两种离子同时被树 脂所吸附，其产物氢离子和氢氧根离子又因反应生成水而得以降低，有利于交换反应进行的'彻底，使得出水水质大大提高。但其缺点是 再生的阴、阳树脂很难彻底分层。于是又发明了三层混床新技术，保证在反洗时将阴、阳树脂分隔开来。 根据固定床原水与再生液的流动方向，又分为两种形式，原水与再生液分别从上而下以同一方向流经离子交换器的，称为顺流再生 固定床，原水与再生液流向相反的，称为逆流再生固定床。顺流再生固定床的构造简单，运行方便，但存在几个缺点：在通常生产条件下，即使再生剂单位耗量二至三倍于理论值，再生效果 也不太理想;树脂层上部再生程度高，而下部再生程度差;工作期间，原水中被去除的离子首先被上层树脂所吸附，置换出来的反离子 随水流流经底层时，与未再生好的树脂起逆交换反应，上一周期再生时未被洗脱出来的被去除的离子，作为泄漏离子出现在本周期的出水中，所以出水剩余被去除的离子较大;而到了了工作后期，由于树脂层下半部原先再生不好，交换能力低，难以吸附原水中所有被去除的离子，出水提前超出规定，导致交换器过早地失效，降低了工作效率。因此，顺流再生固定床只选用于设备出水较小，原水被去除的离子和含盐量较低的场合。逆流再固定床的再生有两种操作方式：一是水流向下流的方式，一是水流向上流的方式，逆流再生可以弥补顺流再生的缺点，而且出水质量显著提高，原水水质适用范围扩大，对于硬度较高的水，仍能保证出水水质，所以目前采用该法较多。总起来说，固定床有出水水质好等优点，但固定床离子交换器存在三个缺点：一是树脂交换容量利用率低，二是在同设备中进行产水和再生工序，生产不连续，三是树脂中的树脂交换能力使用不均匀，上层的饱和程度高，下层的低。为克服固定床的缺点，开发出了连续式离子交换设备，即连续床。

⑵连续床又分为移动床和流动床

移动床的特点是树脂颗粒不是固定在交换器内，而是处于一种连续的循环运动过程中，树脂用量可减少三分之一至二分之一，设备单位容积的处理水量还可得到提高，如双塔移动床系统和三塔移动床系统。 流动床是运行完全连续的离子交换系统，但其操作管理复杂，废水处理中较少应用。

3离子交换工艺的设计

⑴进水预处理

废水成分复杂，应进行预处理，目的是保障反应器中离子交换树脂交换容量充分得以发挥，并有效延长使用寿命。预处理的对象包括进水的水温、PH值、悬浮物、油类、有机物、引起树脂中毒的高价离子和氧化剂等。

⑵树脂的选用

选择树脂时应考虑交换容量、进水水质和离子交换器的运行方式等，选择合适的树脂。

例如考虑进水水质时，对于只需去除进水中吸附交换能力较强的阳离子，可选用弱酸型树脂，若需去除的阳离子的吸附交换能力较弱，只能选用强酸型阳离子树脂。考虑离子交换器的运行方式时，移动床和流动床要选用耐磨、高机械强度的树脂。对于混床，要选用湿真密度相差较大的阴、阳树脂。另外，不同树脂的交换容量有差异，而同一种树脂的交换容量还受所处理废水的悬浮物、油类、高价金属离子等影响。

⑶掌握工艺设计参数

4离子交换法在水处理中的应用

离子交换法目前废水处理中得到了广泛应用，例如

⑴用于含铬废水的处理

对于废水，经预处理后，可用阳树脂去除三价铬和其他阳离子，用阳树脂去除六价铬，并可回收铬酸，实现废水在生产中的循环使 用。

⑵含锌废水的处理

化纤厂纺丝车间的酸性废水主要含有硫酸锌、硫酸和硫酸钠等，用钠离子型阳树脂交换其中的锌离子，用芒硝再生失效的树脂，即可得到硫酸锌的浓缩液。

⑶电镀含氰废水的处理

阴树脂对络合氰(即氰与金属离子的络合物)的结合力大，所以利用阴离子交换树脂能消除氰化物以及重金属离子的污染，并将其回收利用。

⑷有机废水的处理

如洗涤烟草的过程中产生的含有烟碱的废水，可以用阳树脂回收后作为杀虫剂。

⑸用于水的软化处理

例如利用钠离子交换软化法可以去除水中的硬度。

⑹水的除盐

分复床除盐和混合床除盐等系统。

复床是指阳、离子交换器串联使用，常用的系统有强酸-脱气-强碱系统，强酸-弱碱-脱气系统以及强酸-脱气-弱碱-强碱系统等。 混合床除盐具有水质稳定、间断运行影响小、失效终点分明等特点。

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Ⅶ 如何用离子交换法处理含铜电镀废水

离子交换树脂：
离子交换树脂除铜效果颇佳，树脂法处理含高浓度氨铜漂洗液已见报道；也有工厂采用弱
酸性阳离子交换树脂处理酸性硫酸盐镀铜漂洗废水；有些企业用强碱性阴离子交换树脂处
理焦磷酸盐镀铜废水，使部分水循环利用［6］。另外鳌合树脂具有选择性好、吸附容量
大、快速等优点受到水处理专家的青睐，许多研究者合成了多种多样的鳌合树脂用于铜的
去除和回收，宋吉明等［7］利用钠型氨基磷酸鳌合树脂使得处理后的出水Cu2＋的质量浓度不大于0．015mg／L，M．R．Lutfor等［8］通过将聚丙烯晴嫁接在淀粉上制备含氨基功能团的鳌合树脂，在pH值为6时对铜的吸附能力高达3．0mmol／g，并且交换速度快。然而由于这些鳌合树脂价格昂贵，大多停留在试验阶段，较少在工业中大规模应用。
离子交换纤维：
离子交换纤维是近年来发展较快的一种离子交换新材料，在重金属废水处理领域也有较大的发展。改性聚丙烯腈纤维对电镀废水中铜的吸附研究表明，含铜电镀废水经改性聚丙烯腈纤维吸附后，铜离子的含量显著低于国家排放标准［9］。近年来天然纤维研究成为热点，天然纤维价格低廉，来源广泛，是一种很有前途的离子交换剂，利用椰子外壳，棕榈纤维和稻米外壳等天然纤维去除重金属离子的研究效果很好。

Ⅷ 离子交换法在工业用水处理中主要用于制取设么

离子交换法
在
工业用水
处理中主要用于制取设么
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离子交换法在工业用水处理中占有极重要的位置,用以制取
软水
或纯水,在
工业废水处理
中则主要用以回收贵重
金属离子
,也用于放射性废水和
有机废水
的处理。