離子交換法處理工業廢水

Ⅰ 工業重金屬離子廢水處理技術

下面是中達咨詢給大家帶來關於工業重金屬離子廢水處理技術，以供參考。
工業重金屬離子廢水處理技術
含重金屬廢水處理新技術主要包括兩方面，一方面是對傳統技術的改進，另一方面是處理重金屬廢水的新方法。
1.1化學沉澱法
化學沉澱法有中和沉澱法、硫化物沉澱法、鋇鹽沉澱法和鐵氧體法，其中較為新型的技術是鐵氧體法。鐵氧體法是日本電氣公司（NEC）研究出的一種從廢水中去除重金屬離子的新方法。做法是：在含重金屬離子的廢水中加入鐵鹽，利用共沉法從廢水中製取鐵氧體粉末。鐵氧體法可一次去除廢水中多種重金屬離子，鐵氧體沉澱不再溶解。鐵氧體法處理重金屬廢水效果好，投資省，設備簡單，沉渣量少，且化學性質比較穩定鍵迅。在自然條件下，一般不易造成二次污染。鐵氧體法捕集金屬離子的機理是通過晶格取代的方式而非一般磨亮旅的化學反應，因此有可能突破溶度積常數的限制而同時對多種重金屬離子產生作用，特別適用於處理工業生產中所產生的含多種重金屬離子的廢水。
1.2吸附法
吸附法是利用多孔性固態物質吸附水中污染物的一種方法。海泡石是一種天然纖維狀含鎂水合硅酸鹽粘土，對廢水中重金屬的吸附有很好的效果，理想分子式為[Si12Mg8（OH）4]（H2O）48H2O.海泡石對水中的Ni2+，Co2+，Pb2+，Cu2+和Cd2+有較好的吸附效果，尤其對高濃度重金屬有較好的吸附性能。有機硅吸附劑對重金屬也有較好的吸附效果。有機硅吸附劑是一類由碳官能有機硅單體制備的聚合物或經這些單體處理過的無機材料或合成材料。化工及金屬冶煉企業所排出的廢水中常含有有色金屬及有毒金屬元素，採用含NHC（S）CH3和NHC（S）NH官能團的有機硅可有效地吸附這些元素，它們具有很高的吸附容量及分配系數。此類有機硅吸附劑對Hg，Cu，As，Sb的吸附容量最大，對Cu，Hg，Te，Th，Bi的分配系數大。利用這些吸附劑可以同時分離多種金屬，並且可以在很寬的pH范圍內吸附重金屬，一般不需要特定的pH值，但凈化污水的最佳pH值為5~9.未改解的水解木質素本身可以作為吸附劑，主要用於吸附去除各種重金屬離子。Karsheva等人研究發現，水溶性木質素是一種有效的吸附劑，可用於去除水中的鉛離子。Lalvani發現一種可以吸附溶液中的Cr3+和Cr6+的木質素，該木質素可以去除63%的Cr6+、100%的Cr3+.
1.3離子交換法
由於重金屬廢水中的重金屬大多以離子狀態存在，所以用離子交換法處理能有效地除去和回收廢水中的重金屬。採用微波輻射促進化學反應技術，引用氧化還原引發體系，可在纖維素上接枝丙烯酸/丙烯醯胺來合成具有特定功能的吸附樹脂。研究表明：在最佳的合成工藝條件下，樹脂對Cu2+的吸附率為99.2%，吸附容量為49.6mg/g，用8%NH3H2O作為淋洗液對樹脂洗脫再生，洗脫率在85%以上。大昂吸附樹脂重復使用7次時，對重金屬離子的吸附率仍可保持在90%以上，具有良好的再生使用壽命。超級吸水樹脂SAPC也可以脫除廢水中的重金屬離子，SAPC對Cr3+，Co2+離子的富集能力強，對Hg2+，Pb2+，Ni2+富集能力次之。
1.4改性濾料法
同濟大學高乃雲教授分別用氧化鋁塗層砂和氧化鐵塗層砂去處水中的金屬鋅，發現pH>9時，塗瞎凳層砂除鋅率達100%.印度工業學院Jiban K.Satpathy用平均尺寸為0.71mm的過濾石英砂塗以硝酸鐵，將塗層濾料（15cm高度）置於直徑1.1cm的玻璃柱中，實現了分別在不同的pH值條件下從鍍鎘、鍍鉻廢水中有效去除鎘、鉻。Edwards等人用鐵氧化物覆蓋的砂粒柱進行了Pb2+，Cd2+，Ni3+和Cr3+吸附實驗，結果表明：水中溶解態的重金屬離子Pb2+，Cd2+，Ni3+，Cr3+在pH為8.5時幾乎可以全部除去。高乃雲等在用氧化鐵塗層改性濾料除砷，實驗中發現除砷效果顯著，去除率可以達到95%以上，且遵循pH值、高去除率的規律[8].
1.5萃取法
萃取法屬於物化處理法，是水處理技術中的一個重要方法，大多數重金屬廢水可以用萃取法處理。傳統重金屬的溶劑萃取，前處理費時費力，還必須使用大量有機溶劑，如果後期處理不當，會對環境造成二次污染。而超臨界CO2流體（CO2SFE），選擇性好，流程簡便，萃取速度快，能耗低，後處理簡單，具有溶劑萃取所沒有的優勢。超臨界流體是指處於臨界溫度和臨界壓力以上的流體。SFE化學性質穩定，萃取條件溫和，萃取後可回收，無溶劑殘留，被稱為「綠色溶劑」，是目前應用最為廣泛的超臨界流體萃取劑。盡管利用CO2SFE萃取技術大規模治理環境重金屬污染的經濟性尚無定論，但隨著工業級CO2SFE流體萃取技術的日益完善，其節能、節時、省力的優勢會逐漸顯現出來。
1.6新工藝法
1.6.1無害化誘導結晶新工藝
無害化誘導結晶新工藝利用誘導結晶原理，以碳酸鈉為沉澱劑，使重金屬離子形成難溶鹽在流態化的硅砂表面結晶沉積從而達到去除重金屬的目的。這種工藝操作方便，處理量大，佔地面積小，而且在硅砂表面產生的金屬沉積物，結構密實，含水率低。對反應飽和後的硅砂可採取加酸溶解回收重金屬或採用水泥固化硅砂的措施，從而達到對重金屬廢水的最終無害化處理。重金屬廢水經流態化結晶沉積法及過濾處理後，重金屬離子去除率可達99%，無需沉澱池，反應速度快，且無污泥產生。
1.6.2微電解生物法組合工藝
採用微電解生物法組合工藝處理含鉻廢水時，在實驗過程中，電鍍廢水中的重金屬離子通過微電解法預處理可去除90%以上，剩餘部分被後續工藝的微生物功能菌去除。實驗結果表明：對Cr6+含量為50mg/L，Cu2+含量為15mg/L，Ni2+含量為10mg/L的廢水，經處理後，重金屬離子的凈化率達99.9%，且無二次污染。微電解法利用機械加工過程中的廢鐵屑處理電鍍廢水，不僅處理效果較好，而且成本低廉，操作簡便。生物法凈化含鉻電鍍廢水的優點是污泥量少，凈化效果好。實際工程運用中，對電鍍廢水選用廉價的鐵碳法進行預處理，再用SR功能菌進行深度處理，也不失為一種降低處理費用提高處理效率的好方法。利用微電解生物法組合工藝處理含鉻電鍍廢水，完全能夠達到國家規定的排放標准。
1.6.3鐵屑固定床工藝
鐵屑固定床處理重金屬廢水工藝是指：電鍍生產工藝過程中產生的含Cr6+廢水，經過鐵屑固定床的綜合作用，出水在進入沉澱池沉澱後，上清液可作為處理水排放或回用。其基本原理是鐵屑對絮體的電附集和對反應的催化作用，以及電池反應產物的混凝、新生絮體的吸附和床層的過濾等作用的綜合效應的結果，其中主要作用是氧化還原和電附集。該工藝具有省水、節電、運行費用低、無二次污染等特點，可以解決重金屬廢水治理難題，對於其他重金屬的處理，只需調整工藝參數即可。
1.7生化處理法
生化處理法是藉助微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除廢水中重金屬的方法，包括生物吸附、生物絮凝、微生物代謝等方法。
1.7.1生物吸附法
生物吸附法是指生物體藉助化學作用吸附金屬離子的方法。藻類和微生物菌體對重金屬有很好的吸附作用，並且具有成本低、選擇性好、吸附量大、濃度適用范圍廣等優點，是一種比較經濟的吸附劑。用生物吸附法從廢水中去除重金屬的研究，美國等國家已初見成效.有研究者預處理假單胞菌的菌膠團後，將其固定在細粒磁鐵礦上來吸附工業廢水中Cu2+，發現當濃度高至100mg/L時，除去率可達96%，用酸解吸，可以回收95%銅，預處理可以增加吸附容量。但生物吸附法也存在一些不足，例如吸附容量易受環境因素的影響，微生物對重金屬的吸附具有選擇性，而重金屬廢水常含有多種有害重金屬，影響微生物的作用，應用上受限制等，所以還需再進行進一步研究。
1.7.2生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉澱的一種除污方法。生物絮凝法的開發雖然不到20年，卻已經發現有17種以上的微生物具有較好的絮凝功能，如黴菌、細菌、放線菌和酵母菌等，並且大多數微生物可以用來處理重金屬。生物絮凝法具有安全無毒、絮凝效率高、絮凝物易於分離等優點，具有廣闊的發展前景。邵穎和葉玉漢研究了聚合鋁與天然陽離子有機高分子殼聚糖復合後的絮凝特徵及復合絮凝劑對重金屬廢水的處理應用。結果表明，聚合鋁與殼聚糖復合能相互促進其絮凝效能，對重金屬廢水的去除率可達97%以上。
2、結語
由於重金屬廢水處理比較復雜，且水體中含有多種重金屬離子，所以在處理過程中應該考慮採用多種方法和工藝的綜合運用，以達到最好的處理效果。在選擇方法上也應該遵循經濟、方便、不產生二次污染的原則。
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Ⅱ 工業含鉛的廢水治理方法

目前，工業中處理廢水中重金屬鉛離子一般採用化學沉澱法和離子交換法。另外，液膜法和生物吸附法是新興的含鉛廢水的處理方法，目前處於研究階段。而電解法則是一種有待人們重新認識的古老方法。（1）化學沉澱法化學沉澱法是目前使用較為普遍的方法。所用沉澱劑有：石灰、燒鹼、氫氧化鎂、純鹼以及磷酸鹽，其中氫氧化物沉澱法應用較多。此法是將離子鉛轉化為不溶性鉛鹽與無機顆粒一起沉降，處理效果比較好，可以達到國家排放標准。但大量的鉛鹽污泥不易處理，容易造成二次污染，且此法存在佔地面積大、處理量小、選擇性差等缺點。（2）離子交換法離子交換法是利用離子交換劑有離子交換樹脂、沸石等。離子交換是靠交換劑自身所帶的能自由移動的離子與被處理的溶液中的離子進行交換來實現的。推動離子交換的動力是離子間濃度差和交換劑上的功能基對離子的親和能力。離子交換法處理鉛離子是較為理想的方法之一，不但佔地面積小、管理方便、鉛離子脫除率很高，而且處理得當可使再生液作為資源回收，不會對環境造成二次污染。離子交換法的缺點是一次性投資比較大，且再生也存在一定的困難。（3）生物吸附法使用生物材料處理和回收含鉛廢水的技術是既簡單又經濟的治理方法，已經引起了人們的重視。生物材料對重金屬天然的親和力，可用以凈化濃度范圍較廣的鉛離子廢水以及混合的金屬離子廢水。其優點有：①受pH值影響小；②不使用化學試劑；③污泥量極少；④無二次污染；⑤排放水可回用；⑥菌泥中金屬可回收且菌泥可用作肥料。生物吸附法將是廢水深度處理常用的方法。（4）電解法電解法目前處理含鉛廢水難度較大，但很有潛力。此方法在國內外尚處於研究階段。要徹底地治理含鉛廢水造成的污染，清潔生產和綜合利用是發展的趨勢。一方面，必須改進電池等生產工藝現狀，積極探索研究新工藝、新方法，大力推廣清潔生產，從源頭上遏制污染的產生；另一方面，對產生的含鉛廢水必須採用處理和利用相結合的方式，盡可能提取廢水中有用物質，實現經濟效益和環境效益的雙豐收。

Ⅲ 廢水離子交換處理法的運行方式

有靜態運行和動態運行兩種。靜態運行是在處理水中加入適量的樹脂進行混合，直至交換反應達到平衡狀態。這種運行除非樹脂對所需去除的同性離子有很高的選擇性，否則由於反應的可逆性只能利用樹脂交換容量的一部分。為了減弱交換時的逆反應，離子交換操作大都以動態運行，即置交換劑於圓柱形床中，廢水連續通過床內交換。

Ⅳ 工業廢水中金屬離子的去除方法

1化學沉澱
化學沉澱法是使廢水中呈溶解狀態的重金屬轉變為不溶於水的重金屬化合物的方法，包括中和沉法和硫化物沉澱法等。
中和沉澱法
在含重金屬的廢水中加入鹼進行中和反應，使重金屬生成不溶於水的氫氧化物沉澱形式加以分離。中和沉澱法操作簡單，是常用的處理廢水方法。實踐證明在操作中需要注意以下幾點：
（1）中和沉澱後，廢水中若pH值高，需要中和處理後才可排放；
（2）廢水中常常有多種重金屬共存，當廢水中含有Zn、Pb、Sn、Al等兩性金屬時，pH值偏高，可能有再溶解傾向，因此要嚴格控制pH值，實行分段沉澱；
（3）廢水中有些陰離子如：鹵素、氰根、腐植質等有可能與重金屬形成絡合物，因此要在中和之前需經過預處理；
（4）有些顆粒小，不易沉澱，則需加入絮凝劑輔助沉澱生成。
硫化物沉澱法
加入硫化物沉澱劑使廢水中重金屬離子生成硫化物沉澱後從廢水中去除的方法。
與中和沉澱法相比，硫化物沉澱法的優點是：重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低，反應時最佳pH值在7—9之間，處理後的廢水不用中和。硫化物沉澱法的缺點是：硫化物沉澱物顆粒小，易形成膠體；硫化物沉澱劑本身在水中殘留，遇酸生成硫化氫氣體，產生二次污染。為了防止二次污染問題，英國學者研究出了改進的硫化物沉澱法，即在需處理的廢水中有選擇性的加入硫化物離子和另一重金屬離子（該重金屬的硫化物離子平衡濃度比需要除去的重金屬污染物質的硫化物的平衡濃度高）。由於加進去的重金屬的硫化物比廢水中的重金屬的硫化物更易溶解，這樣廢水中原有的重金屬離子就比添加進去的重金屬離子先分離出來，同時能夠有效地避免硫化氫的生成和硫化物離子殘留的問題。
2氧化還原處理
化學還原法
電鍍廢水中的Cr主要以Cr6＋離子形態存在，因此向廢水中投加還原劑將Cr6＋還原成微毒的Cr3＋後，投加石灰或NaOH產生Cr（OH）3沉澱分離去除。化學還原法治理電鍍廢水是最早應用的治理技術之一，在我國有著廣泛的應用，其治理原理簡單、操作易於掌握、能承受大水量和高濃度廢水沖擊。根據投加還原劑的不同，可分為FeSO4法、NaHSO3法、鐵屑法、SO2法等。
應用化學還原法處理含Cr廢水，鹼化時一般用石灰，但廢渣多；用NaOH或Na2CO3，則污泥少，但葯劑費用高，處理成本大，這是化學還原法的缺點。
鐵氧體法
鐵氧體技術是根據生產鐵氧體的原理發展起來的。在含Cr廢水中加入過量的FeSO4，使Cr6＋還原成Cr3＋，Fe2＋氧化成Fe3＋，調節pH值至8左右，使Fe離子和Cr離子產生氫氧化物沉澱。通入空氣攪拌並加入氫氧化物不斷反應，形成鉻鐵氧體。其典型工藝有間歇式和連續式。鐵氧體法形成的污泥化學穩定性高，易於固液分離和脫水。鐵氧體法除能處理含Cr廢水外，特別適用於含重金屬離子種類較多的電鍍混合廢水。我國應用鐵氧體法已經有幾十年歷史，處理後的廢水能達到排放標准，在國內電鍍工業中應用較多。
鐵氧體法具有設備簡單、投資少、操作簡便、不產生二次污染等優點。但在形成鐵氧體過程中需要加熱（約70oC），能耗較高，處理後鹽度高，而且有不能處理含Hg和絡合物廢水的缺點。
電解法
電解法處理含Cr廢水在我國已經有二十多年的歷史，具有去除率高、無二次污染、所沉澱的重金屬可回收利用等優點。大約有30多種廢水溶液中的金屬離子可進行電沉積。電解法是一種比較成熟的處理技術，能減少污泥的生成量，且能回收Cu、Ag、Cd等金屬，已應用於廢水的治理。不過電解法成本比較高，一般經濃縮後再電解經濟效益較好。
近年來，電解法迅速發展，並對鐵屑內電解進行了深入研究，利用鐵屑內電解原理研製的動態廢水處理裝置對重金屬離子有很好的去除效果。
另外，高壓脈沖電凝系統（）為當今世界新一代電化學水處理設備，對表面處理、塗裝廢水以及電鍍混合廢水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN－等污染物有顯著的治理效果。高壓脈沖電凝法比傳統電解法電流效率提高20%—30%；電解時間縮短30%—40%；節省電能達到30%—40%；污泥產生量少；對重金屬去除率可達96%一99%。
3溶劑萃取分離
溶劑萃取法是分離和凈化物質常用的方法。由於液一液接觸，可連續操作，分離效果較好。使用這種方法時，要選擇有較高選擇性的萃取劑，廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在，例如在酸性條件下，與萃取劑發生絡合反應，從水相被萃取到有機相，然後在鹼性條件下被反萃取到水相，使溶劑再生以循環利用。這就要求在萃取操作時注意選擇水相酸度。盡管萃取法有較大優越性，然而溶劑在萃取過程中的流失和再生過程中能源消耗大，使這種方法存在一定局限性，應用受到很大的限制。
4吸附法
吸附法是利用吸附劑的獨特結構去除重金屬離子的一種有效方法。利用吸附法處理電鍍重金屬廢水的吸附劑有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖樹脂等。活性炭裝備簡單，在廢水治理中應用廣泛，但活性炭再生效率低，處理水質很難達到回用要求，一般用於電鍍廢水的預處理。腐植酸類物質是比較廉價的吸附劑，把腐植酸做成腐植酸樹脂用以處理含Cr、含Ni廢水已有成功經驗。有相關研究表明，殼聚糖及其衍生物是重金屬離子的良好吸附劑，殼聚糖樹脂交聯後，可重復使用10次，吸附容量沒有明顯降低。利用改性的海泡石治理重金屬廢水對Pb2＋、Hg2＋、Cd2＋有很好的吸附能力，處理後廢水中重金屬含量顯著低於污水綜合排放標准。另有文獻報道蒙脫石也是一種性能良好的粘土礦物吸附劑，鋁鋯柱撐蒙脫石在酸性條件下對Cr6＋的去除率達到99%，出水中Cr6＋含量低於國家排放標准，具有實際應用前暑。
5膜分離法
膜分離法是利用高分子所具有的選擇性來進行物質分離的技術，包括電滲析、反滲透、膜萃取、超過濾等。用電滲析法處理電鍍工業廢水，處理後廢水組成不變，有利於回槽使用。含Cu2＋、Ni2＋、Zn2＋、Cr6＋等金屬離子廢水都適宜用電滲析處理，已有成套設備。反滲透法已大規模用於鍍Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金屬廢水處理。採用反滲透法處理電鍍廢水，已處理水可以回用，實現閉路循環。液膜法治理電鍍廢水的研究報道很多，有些領域液膜法已由基礎理論研究進入到初步工業應用階段，如我國和奧地利均用乳狀液膜技術處理含Zn廢水，此外也應用於鍍Au廢液處理中。膜萃取技術是一種高效、無二次污染的分離技術，該項技術在金屬萃取方面有很大進展。
6離子交換法
離子交換處理法是利用離子交換劑分離廢水中有害物質的方法，應用的離子交換劑有離子交換樹脂、沸石等等，離子交換樹脂有凝膠型和大孔型。前者有選擇性，後者製造復雜、成本高、再生劑耗量大，因而在應用上受到很大限制。離子交換是靠交換劑自身所帶的能自由移動的離子與被處理的溶液中的離子通過離子交換來實現的。推動離子交換的動力是離子間濃度差和交換劑上的功能基對離子的親和能力，多數情況下離子是先被吸附，再被交換，離子交換劑具有吸附、交換雙重作用。這種材料的應用越來越多，如膨潤土，它是以蒙脫石為主要成分的粘土，具有吸水膨脹性好、比表面積大、較強的吸附能力和離子交換能力，若經改良後其吸附及離子交換的能力更強。但是卻較難再生，天然沸石在對重金屬廢水的處理方面比膨潤土具有更大的優點：沸石是含網架結構的鋁硅酸鹽礦物，其內部多孔，比表面積大，具有獨特的吸附和離子交換能力。研究表明，沸石從廢水中去除重金屬離子的機理，多數情況下是吸附和離子交換雙重作用，隨流速增加，離子交換將取代吸附作用佔主要地位。若用NaCl對天然沸石進行預處理可提高吸附和離子交換能力。通過吸附和離子交換再生過程，廢水中重金屬離子濃度可濃縮提高30倍。沸石去除銅，在NaCl再生過程中，去除率達97%以上，可多次吸附交換，再生循環，而且對銅的去除率並不降低。
三、生物處理技術
由於傳統治理方法有成本高、操作復雜、對於大流量低濃度的有害污染難處理等缺點，經過多年的探索和研究，生物治理技術日益受到人們的重視。隨著耐重金屬毒性微生物的研究進展，採用生物技術處理電鍍重金屬廢水呈現蓬勃發展勢頭，根據生物去除重金屬離子的機理不同可分為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法以及植物修復法。
1生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉澱的一種除污方法。微生物絮凝劑是一類由微生物產生並分泌到細胞外，具有絮凝活性的代謝物。一般由多糖、蛋白質、DNA、纖維素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物質構成，分子中含有多種官能團，能使水中膠體懸浮物相互凝聚沉澱。至目前為止，對重金屬有絮凝作用的約有十幾個品種，生物絮凝劑中的氨基和羥基可與Cu2＋、Hg2＋、Ag＋、Au2＋等重金屬離子形成穩定的鰲合物而沉澱下來。應用微生物絮凝法處理廢水安全方便無毒、不產生二次污染、絮凝效果好，且生長快、易於實現工業化等特點。此外，微生物可以通過遺傳工程、馴化或構造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有廣闊的應用前景。
2生物吸附法
生物吸附法是利用生物體本身的化學結構及成分特性來吸附溶於水中的金屬離子，再通過固液兩相分離去除水溶液中的金屬離子的方法。利用胞外聚合物分離金屬離子，有些細菌在生長過程中釋放的蛋白質，能使溶液中可溶性的重金屬離子轉化為沉澱物而去除。生物吸附劑具有來源廣、價格低、吸附能力強、易於分離回收重金屬等特點，已經被廣泛應用。
3生物化學法
生物化學法指通過微生物處理含重金屬廢水，將可溶性離子轉化為不溶性化合物而去除。硫酸鹽生物還原法是一種典型生物化學法。該法是在厭氧條件下硫酸鹽還原菌通過異化的硫酸鹽還原作用，將硫酸鹽還原成H2S，廢水中的重金屬離子可以和所產生的H2S反應生成溶解度很低的金屬硫化物沉澱而被去除，同時H2SO4的還原作用可將SO42－轉化為S2－而使廢水的pH值升高。因許多重金屬離子氫氧化物的離子積很小而沉澱。有關研究表明，生物化學法處理含Cr6＋濃度為30—40mg/L的廢水去除率可達99．67%—99．97%。有人還利用家畜糞便厭氧消化污泥進行礦山酸性廢水重金屬離子的處理，結果表明該方法能有效去除廢水中的重金屬。趙曉紅等人用脫硫腸桿菌（SRV）去除電鍍廢水中的銅離子，在銅質量濃度為246．8mg/L的溶液，當pH為4．0時，去除率達99．12%。
4植物修復法
植物修復法是指利用高等植物通過吸收、沉澱、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金屬含量，以達到治理污染、修復環境的目的。植物修復法是利用生態工程治理環境的一種有效方法，它是生物技術處理企業廢水的一種延伸。利用植物處理重金屬，主要有三部分組成：
（1）利用金屬積累植物或超積累植物從廢水中吸取、沉澱或富集有毒金屬；
（2）利用金屬積累植物或超積累植物降低有毒金屬活性，從而可減少重金屬被淋濾到地下或通過空氣載體擴散：
（3）利用金屬積累植物或超積累植物將土壤中或水中的重金屬萃取出來，富集並輸送到植物根部可收割部分和植物地上枝條部分。通過收獲或移去已積累和富集了重金屬植物的枝條，降低土壤或水體中的重金屬濃度。在植物修復技術中能利用的植物有藻類、草本植物、木本植物等。
藻類凈化重金屬廢水的能力，主要表現在對重金屬具有很強的吸附力，利用藻類去除重金屬離子的研究已有大量報道。褐藻對Au的吸收量達400mg/g，在一定條件下綠藻對Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金屬離子的去除率達80%—90%，馬尾藻、鼠尾藻對重金屬的吸附雖然不及綠海藻，但仍具有較好的去除能力。
草本植物凈化重金屬廢水的應用已有很多報道。鳳眼蓮是國際上公認和常用的一種治理污染的水生漂浮植物，它具有生長迅速，既能耐低溫、又能耐高溫的特點，能迅速、大量地富集廢水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多種重金屬。有關研究發現鳳眼蓮對鈷和鋅的吸收率分別高達97%和80%。此外，還有很多草本植物具有凈化作用，如喜蓮子草、水龍、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。
木本植物具有處理量大、凈化效果好、受氣候影響小、不易造成二次污染等等優點，受到人們廣泛關注。同時對土壤中Cd、Hg等有較強的吸附積累作用，由胡煥斌等試驗結果表明：蘆葦和池杉對重金屬Pb和Cd都有較強富集能力。

Ⅳ 離子交換法處理鍍鉻廢水的要點

1.除鉻陰柱設計數據
1）樹脂飽和族桐孫工作交換容量：大孔型弱鹼性陰樹脂為60-70gCr6+/L;凝膠型強鹼性陰樹脂為40-45gCr6+/L。
2）樹脂層高度應為0.6-1.0m。
3）流速不宜大於20m/h。
4）樹脂飽和工作周期：廢水中Cr6+含量為200-100mg/L時，飽和工作周期宜為36h；廢水中Cr6+含量為100-50mg/L時，飽和工作周期宜為36-48h；廢水中Cr6+含量小於50mg/L時，飽和工作周期由計算確定。
2.除鉻陰柱和除酸陰柱的再生和淋洗
1）再生液濃度：採用大孔型弱鹼陰離子交換樹脂時宜為2.0-3.5mol/L；採用凝膠型弱鹼性陰離子交換樹脂時宜為2.5-3.0mol/L。
2）再生液用量宜為樹脂體積2倍，先用0.5-1.0倍上周期後期的再生洗脫液，再用1.0-1.5倍的兆鏈新配再生液。
3）再生液流速宜為0.6-1.0m/h。
4）淋洗水量：採用大孔型弱鹼陰樹脂時宜為樹脂體積的6-9倍，採用凝膠型弱鹼性陰樹脂時宜為樹脂體積的4-5倍。
5）淋洗終點pH應為8-10。
6）反沖時樹脂層膨脹率宜為50%。
3.酸性陽柱
1）強酸性陽樹脂的工作交換容量可採用60-65g（CaCO3表示）/L；
2）交換終點出水pH值為3.0-3.5；
3）再生和淋洗要求
再生液濃度為1.5-2.0mol/輪沖L；
再生液用量為樹脂體積的2倍；
再生液流速為1.2-4.0m/h；
淋洗水量為樹脂體積的4-5倍；
淋洗終點pH值為2-3；
反沖時樹脂層膨脹率為30%-50%。
4.脫鈉陽柱的再生和淋洗
1）再生液濃度為1.0-1.5mol/L；
2）再生液用量為樹脂體積的2倍；
3）再生液流速為1.2-4.0m/h；
4）淋洗水量為樹脂體積的10倍。
5.鈍化含鉻清洗廢水處理
1）進入酸性陽柱前廢水的pH值宜大於4；
2）酸性陽柱和除酸陰柱的數值用量均為除鉻陰柱樹脂用量的2倍；
3）酸性陽柱的交換終點按出水pH值3.0-3.5和除酸陰柱出水電阻率≤2×104Ω·cm來控制；
4）酸性陽柱的再生液濃度為2-3mol/L。

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Ⅵ 環保工程師知識點：離子交換

2017環保工程師知識點：離子交換

離子交換法在水的軟化和除鹽中早已獲得廣泛的應用，目前已應用在回收和處理工業廢水中的有毒物質方面。下面我為大家准備了離子交換的相關知識，歡迎閱讀。

1離子交換的基本原理

水處理中主要採用離子交換樹脂和磺化煤用於離子交換。其中離子交換樹脂應用廣泛，種類多，而磺化煤為兼有強酸型和弱酸型交換基團的陽離子交換劑。 離子交換樹脂按結構特徵，分為：凝膠型、大孔型和等孔型; 按樹脂母體種類，分為：苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;按其交換基團性質，分為：強酸型、弱酸型、強鹼型和弱鹼型。

⑴離子交換樹脂的構造

是由空間網狀結構骨架(即母體)與附屬在骨架上的許多活性基團所構成的不溶性高分子化合物。活性基團遇水電離，分成兩部 分：固定部分，仍與骨架牢固結合，不能自由移動，構成所謂固定離子，活動部分，能在一定范圍內自由移動，並與其周圍溶液中的其他同性離子進行交換反應，稱為可交換離子。

⑵基本性能

①外觀

呈透明或半透明球形，顏色有乳白色、淡黃色、黃色、褐色、棕褐色等，

②交聯度

指交聯劑占樹脂原料總重量的百分數。對樹脂的許多性能例如交換容量、含水率、溶脹性、機械強度等有決定性影響，一般水處理 中樹脂的交聯度為7%～10%。

③含水率

指每克濕樹脂所含水分的百分率，一般為50%，交聯度越大，孔隙越小，含水率越少。

④溶脹性

指干樹脂用水浸泡而體積變大的現象。一般來說，交聯度越小，活性基團越容易電離，可交換離子的水合離子半徑越大，則溶脹度越大;樹脂周圍溶液電解質濃度越高，樹脂溶脹率就越小。

在生產中應盡量保證離子交換器有長的工作周期，減少再生次數，以延長樹脂的使用壽命。

⑤密度

分為干真密度、濕真密度和濕視密度

⑥交換容量

是樹脂最重要的性能，是設計離子交換過程裝置時所必須的數據，定量地表示樹脂交換能力的大小。分為全交換容量和工作交換容 量。

⑦有效PH范圍

由於樹脂的交換基團分為強酸強鹼和弱酸弱鹼，所以水的PH值對其電離會產生影響，影響其工作交換容量。弱鹼只能在酸性溶液中以及弱酸在鹼性溶液中有較高的交換能力。

⑧選擇性

即離子交換樹脂對水中某種離子能優先交換的性能。除與樹脂類型有關外，還與水中濕度和離子濃度有關。

⑨離子交換平衡

離子交換反應是可逆反應，服從質量作用定律和當量定律。經過一定時間，離子交換體系中固態的樹脂相和溶液相之間的離子交換反應達到平衡，其平衡常數也稱為離子交換選擇系數。降低反應生成物的濃度有利於交換反應的進行。

⑩離子交換速率

主要受離子交換過程中離子擴散過程的影響。

其他性能：如溶解性、機械強度和耐冷熱性等。離子交換樹脂理論上不溶於水，機械強度用年損耗百分數表示，一般要求小於3%～ 7%/年。另外，溫度對樹脂機械強度和交換能力有影響。溫度低則樹脂的機械強度下降，陽離子比陰離子耐熱性能好，鹽型比酸鹼型耐熱 好。

⑶樹脂層離子交換過程

以離子交換柱中裝填鈉型樹脂，從上而下通以含有一定濃度鈣離子的硬水為例，以交換柱的深度為橫坐標，以樹脂的飽和度為縱坐標，可繪得某一時刻的飽和度曲線。就整個交換過程而言，樹脂層的變化可分為三個階段。

2離子交換裝置運行方式

離子交換裝置按運行方式不同，分為固定床和連續床

⑴固定床的構造與壓力濾罐相似，是離子交換裝置中最基本的也是最常用的一種型式，其特點是交換與再生兩個過程均在交換器中進行，根據交換器內裝填樹脂種類及交換時樹脂在交換器中的位置的不同，可分為單層床、雙層床和混合床。單層床是在離子交換器中只裝填一種樹脂，如果裝填的是陽樹脂，稱為陽床;如果裝填的是陰樹脂，稱為陰床。雙層床是離子交換器內按比例裝填強、弱兩種同性樹脂，由於強、弱兩種樹脂密度的不同，密度小的弱型樹脂在上，密度大的強型樹脂在下，在交換器內形成上下兩層。

混合床則是在交換器內均勻混雜的裝填陰、陽兩種樹脂，由於陰、陽樹脂混雜，因此原水流經樹脂層時，陰、陽兩種離子同時被樹 脂所吸附，其產物氫離子和氫氧根離子又因反應生成水而得以降低，有利於交換反應進行的'徹底，使得出水水質大大提高。但其缺點是 再生的陰、陽樹脂很難徹底分層。於是又發明了三層混床新技術，保證在反洗時將陰、陽樹脂分隔開來。 根據固定床原水與再生液的流動方向，又分為兩種形式，原水與再生液分別從上而下以同一方向流經離子交換器的，稱為順流再生 固定床，原水與再生液流向相反的，稱為逆流再生固定床。順流再生固定床的構造簡單，運行方便，但存在幾個缺點：在通常生產條件下，即使再生劑單位耗量二至三倍於理論值，再生效果 也不太理想;樹脂層上部再生程度高，而下部再生程度差;工作期間，原水中被去除的離子首先被上層樹脂所吸附，置換出來的反離子 隨水流流經底層時，與未再生好的樹脂起逆交換反應，上一周期再生時未被洗脫出來的被去除的離子，作為泄漏離子出現在本周期的出水中，所以出水剩餘被去除的離子較大;而到了了工作後期，由於樹脂層下半部原先再生不好，交換能力低，難以吸附原水中所有被去除的離子，出水提前超出規定，導致交換器過早地失效，降低了工作效率。因此，順流再生固定床只選用於設備出水較小，原水被去除的離子和含鹽量較低的場合。逆流再固定床的再生有兩種操作方式：一是水流向下流的方式，一是水流向上流的方式，逆流再生可以彌補順流再生的缺點，而且出水質量顯著提高，原水水質適用范圍擴大，對於硬度較高的水，仍能保證出水水質，所以目前採用該法較多。總起來說，固定床有出水水質好等優點，但固定床離子交換器存在三個缺點：一是樹脂交換容量利用率低，二是在同設備中進行產水和再生工序，生產不連續，三是樹脂中的樹脂交換能力使用不均勻，上層的飽和程度高，下層的低。為克服固定床的缺點，開發出了連續式離子交換設備，即連續床。

⑵連續床又分為移動床和流動床

移動床的特點是樹脂顆粒不是固定在交換器內，而是處於一種連續的循環運動過程中，樹脂用量可減少三分之一至二分之一，設備單位容積的處理水量還可得到提高，如雙塔移動床系統和三塔移動床系統。 流動床是運行完全連續的離子交換系統，但其操作管理復雜，廢水處理中較少應用。

3離子交換工藝的設計

⑴進水預處理

廢水成分復雜，應進行預處理，目的是保障反應器中離子交換樹脂交換容量充分得以發揮，並有效延長使用壽命。預處理的對象包括進水的水溫、PH值、懸浮物、油類、有機物、引起樹脂中毒的高價離子和氧化劑等。

⑵樹脂的選用

選擇樹脂時應考慮交換容量、進水水質和離子交換器的運行方式等，選擇合適的樹脂。

例如考慮進水水質時，對於只需去除進水中吸附交換能力較強的陽離子，可選用弱酸型樹脂，若需去除的陽離子的吸附交換能力較弱，只能選用強酸型陽離子樹脂。考慮離子交換器的運行方式時，移動床和流動床要選用耐磨、高機械強度的樹脂。對於混床，要選用濕真密度相差較大的陰、陽樹脂。另外，不同樹脂的交換容量有差異，而同一種樹脂的交換容量還受所處理廢水的懸浮物、油類、高價金屬離子等影響。

⑶掌握工藝設計參數

4離子交換法在水處理中的應用

離子交換法目前廢水處理中得到了廣泛應用，例如

⑴用於含鉻廢水的處理

對於廢水，經預處理後，可用陽樹脂去除三價鉻和其他陽離子，用陽樹脂去除六價鉻，並可回收鉻酸，實現廢水在生產中的循環使 用。

⑵含鋅廢水的處理

化纖廠紡絲車間的酸性廢水主要含有硫酸鋅、硫酸和硫酸鈉等，用鈉離子型陽樹脂交換其中的鋅離子，用芒硝再生失效的樹脂，即可得到硫酸鋅的濃縮液。

⑶電鍍含氰廢水的處理

陰樹脂對絡合氰(即氰與金屬離子的絡合物)的結合力大，所以利用陰離子交換樹脂能消除氰化物以及重金屬離子的污染，並將其回收利用。

⑷有機廢水的處理

如洗滌煙草的過程中產生的含有煙鹼的廢水，可以用陽樹脂回收後作為殺蟲劑。

⑸用於水的軟化處理

例如利用鈉離子交換軟化法可以去除水中的硬度。

⑹水的除鹽

分復床除鹽和混合床除鹽等系統。

復床是指陽、離子交換器串聯使用，常用的系統有強酸-脫氣-強鹼系統，強酸-弱鹼-脫氣系統以及強酸-脫氣-弱鹼-強鹼系統等。 混合床除鹽具有水質穩定、間斷運行影響小、失效終點分明等特點。

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Ⅶ 如何用離子交換法處理含銅電鍍廢水

離子交換樹脂：
離子交換樹脂除銅效果頗佳，樹脂法處理含高濃度氨銅漂洗液已見報道；也有工廠採用弱
酸性陽離子交換樹脂處理酸性硫酸鹽鍍銅漂洗廢水；有些企業用強鹼性陰離子交換樹脂處
理焦磷酸鹽鍍銅廢水，使部分水循環利用［6］。另外鰲合樹脂具有選擇性好、吸附容量
大、快速等優點受到水處理專家的青睞，許多研究者合成了多種多樣的鰲合樹脂用於銅的
去除和回收，宋吉明等［7］利用鈉型氨基磷酸鰲合樹脂使得處理後的出水Cu2＋的質量濃度不大於0．015mg／L，M．R．Lutfor等［8］通過將聚丙烯晴嫁接在澱粉上制備含氨基功能團的鰲合樹脂，在pH值為6時對銅的吸附能力高達3．0mmol／g，並且交換速度快。然而由於這些鰲合樹脂價格昂貴，大多停留在試驗階段，較少在工業中大規模應用。
離子交換纖維：
離子交換纖維是近年來發展較快的一種離子交換新材料，在重金屬廢水處理領域也有較大的發展。改性聚丙烯腈纖維對電鍍廢水中銅的吸附研究表明，含銅電鍍廢水經改性聚丙烯腈纖維吸附後，銅離子的含量顯著低於國家排放標准［9］。近年來天然纖維研究成為熱點，天然纖維價格低廉，來源廣泛，是一種很有前途的離子交換劑，利用椰子外殼，棕櫚纖維和稻米外殼等天然纖維去除重金屬離子的研究效果很好。

Ⅷ 離子交換法在工業用水處理中主要用於製取設么

離子交換法
在
工業用水
處理中主要用於製取設么
-
離子交換法在工業用水處理中佔有極重要的位置,用以製取
軟水
或純水,在
工業廢水處理
中則主要用以回收貴重
金屬離子
,也用於放射性廢水和
有機廢水
的處理。