離子交換法在廢水中的應用

⑴ 廢水離子交換處理法再生方式

廢水離子交換處理方法主要包括順流再生和逆流再生兩種方式。順流再生是指再生和交換過程中的水流方向相同，而逆流再生則是新鮮再生劑首先與飽和度較低的樹脂接觸，隨後是再生度較低的再生劑與飽和度高的樹脂接觸，這樣可以更有效地利用再生劑，從而提高再生效果。

近年來，電再生和熱再生技術也嶄露頭角。電再生是通過在電滲析器的淡水隔室內填充陽樹脂和陰樹脂，利用電極化產生的H+和OH-來同時再生陽陰樹脂。而熱再生則利用樹脂對溫度的敏感性，如H型陽樹脂在低溫（25℃）下利於交換，高溫（85℃）時則有利於離子濃度提高的再生過程，只需調整水溫即可，無需額外添加再生劑。

在廢水處理中，離子交換可以回收有價值的物質。例如，含鉻廢水中，通過H型陽樹脂交換去除Cr3+、Fe3+等陽離子，而陰樹脂則在酸性條件下交換去除主要以H2Cr2O7形式存在的Cr6+。交換後，鉻被吸附在樹脂上，廢水得到凈化。陽樹脂失效後可用酸再生，陰樹脂則用鹼再生，通過系列反應，鉻可以回收並用於生產。

這種方法同樣適用於處理其他金屬表面加工廢水，如含金、鎳、鎘、銅的廢水，以及從原子核反應器、醫院和實驗室廢水中回收放射性物質。離子交換法的再生方式和原理廣泛應用於廢水處理的多個領域。

藉助於離子交換劑中的交換離子同廢水中的離子進行交換而除去廢水中有害離子的方法。 人類對自然界中的某些離子交換現象早已有所認識。古希臘著作中已有關於使用粘土脫去水中礦物質的敘述。1850年有人發現了土壤中離子交換的現象，以後又有人發現泥土吸附地下水中的離子是可逆反應。

⑵ 廢水離子交換處理法運行方式

廢水處理技術中，離子交換處理法採用了兩種主要的運行方式：靜態運行和動態運行。靜態運行過程是將適量的樹脂投入水中，進行混合，直到離子交換反應達到一種平衡狀態。然而，由於反應的可逆性，除非樹脂對需要去除的同性離子有極高的選擇性，否則大部分樹脂交換容量可能無法充分利用，因為逆反應會削弱交換效果。

為了提高離子交換的效率並減少逆反應，動態運行方式被廣泛應用。在這種模式下，交換劑——通常為樹脂填充在圓柱形床中，廢水以連續的方式通過床內進行交換。這種流動的處理方式有助於增強樹脂與廢水之間的接觸，從而更有效地去除離子，提高處理效率。

藉助於離子交換劑中的交換離子同廢水中的離子進行交換而除去廢水中有害離子的方法。 人類對自然界中的某些離子交換現象早已有所認識。古希臘著作中已有關於使用粘土脫去水中礦物質的敘述。1850年有人發現了土壤中離子交換的現象，以後又有人發現泥土吸附地下水中的離子是可逆反應。

⑶ 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。

⑷ 離子交換的水處理中的應用

EDI(Electro-de-ionization)是一種將離子交換技術、離子交換膜技術和離子電遷移技術(電滲析技術)相結合的純水製造技術。該技術利用離子交換能深度脫鹽來克服電滲析極化而脫鹽不徹底,又利用電滲析極化而發生水電離產生H和OH離子實現樹脂自再生來克服樹脂失效後通過化學葯劑再生的缺陷,是20世紀80年代以來逐漸興起的新技術。經過十幾年的發展,EDI技術已經在北美及歐洲占據了相當部分的超純水市場。
EDI裝置包括陰/陽離子交換膜、離子交換樹脂、直流電源等設備。其中陰離子交換膜只允許陰離子透過,不允許陽離子通過,而陽離子交換膜只允許陽離子透過,不允許陰離子通過。離子交換樹脂充夾在陰陽離子交換膜之間形成單個處理單元,並構成淡水室。單元與單元之間用網狀物隔開,形成濃水室。在單元組兩端的直流電源陰陽電極形成電場。來水水流流經淡水室,水中的陰陽離子在電場作用下通過陰陽離子交換膜被清除,進入濃水室。在離子交換膜之間充填的離子交換樹脂大大地提高了離子被清除的速度。同時,水分子在電場作用下產生氫離子和氫氧根離子,這些離子對離子交換樹脂進行連續再生,以使離子交換樹脂保持最佳狀態。EDI裝置將給水分成三股獨立的水流:純水、濃水、和極水。純水(90%-95%)為最終得到水,濃水(5%-10%)可以再循環處理,極水(1%)排放掉。圖2表示了EDI的凈水基本過程。
EDI裝置屬於精處理水系統,一般多與反滲透(RO)配合使用,組成預處理、反滲透、EDI裝置的超純水處理系統,取代了傳統水處理工藝的混合離子交換設備。EDI裝置進水要求為電阻率為0.025-0.5MΩ·cm,反滲透裝置完全可以滿足要求。EDI裝置可生產電阻率高達15MΩ·cm以上的超純水。 EDI裝置不需要化學再生,可連續運行,進而不需要傳統水處理工藝的混合離子交換設備再生所需的酸鹼液,以及再生所排放的廢水。其主要特點如下:
EDI的凈水基本過程
·連續運行,產品水水質穩定
·容易實現全自動控制
·無須用酸鹼再生
·不會因再生而停機
·節省了再生用水及再生污水處理設施
·產水率高(可達95%)
·無須酸鹼儲備和酸鹼稀釋運送設施
·佔地面積小
·使用安全可靠,避免工人接觸酸鹼
·降低運行及維護成本
·設備單元模塊化,可靈活的組合各種流量的凈水設施
·安裝簡單、費用低廉
·設備初投資大 EDI裝置與混床離子交換設備屬於水處理系統中的精處理設備,下面將兩種設備在產水水質、投資量及運行成本方面進行比較,來說明EDI裝置在水處理中應用的優越性。
(1)產品水水質比較
EDI裝置是一個連續凈水過程,因此其產品水水質穩定,電阻率一般為15MΩ·cm,最高可達18MΩ·cm,達到超純水的指標。混床離子交換設施的凈水過程是間斷式的,在剛剛被再生後,其產品水水質較高,而在下次再生之前,其產品水水質較差。
(2)投資量比較
與混床離子交換設施相比EDI裝置投資量要高約20%左右,但從混床需要酸鹼儲存、酸鹼添加和廢水處理設施及後期維護、樹脂更換來看,兩者費用相差在10%左右。隨著技術的提高與批量生產,EDI裝置所需的投資量會大大的降低。另外,EDI裝置設備小巧,所需廠房遠遠小於混床。
(3)運行成本比較
EDI裝置運行費用包括電耗、水耗、葯劑費及設備折舊等費用,省去了酸鹼消耗、再生用水、廢水處理和污水排放等費用。
在電耗方面,EDI裝置約0.5kWh/t水,混床工藝約0.35kWh/t水,電耗的成本在電廠來說是比較經濟的,可以用廠用電的價格核算。
在水耗方面,EDI裝置產水率高,不用再生用水,因此在此方面運行費用低於混床。
至於葯劑費和設備折舊費兩者相差不大。
總的來說,在運行費用中,EDI裝置噸水運行成本在2.4元左右,常規混床噸水運行成本在2.7元左右,高於EDI裝置。因此,EDI裝置多投資的費用在幾年內完全可以回收。 EDI裝置屬於水精處理設備, 具有連續產水、水質高、易控制、佔地少、不需酸鹼、利於環保等優點, 具有廣泛的應用前景。隨著設備改進與技術完善以及針對不同行業進行優化, 初投資費用會大大降低。可以相信在不久的將來會完全取代傳統的水處理工藝中的混合 。
控制氮含量的方法（4種）：生物硝化-反硝化（無機氮延時曝氣氧化成硝酸鹽，再厭氧反硝化轉化成氮氣）；折點氯化（二級出水投加氯，到殘余的全部溶解性氯達到最低點，水中氨氮全部氧化）；選擇性離子交換；氨的氣提（二級出水pH提高到11以上，使銨離子轉化為氨，對出水激烈曝氣，以氣體方式將氨從水中去除，再調節pH到合適值）。每種方法氮的去除率均可超過90%。

⑸ 水處理工藝之離子交換法，何為離子交換樹脂

離子交換法在廢水處理領域的廣泛應用，得益於其再生性強、操作簡便、工藝成熟和流程簡短的特點。本文將深入解析離子交換工藝、原理，以及離子交換劑的使用，旨在為讀者提供全面的知識儲備，建議收藏。

離子交換法是一種通過離子交換劑上的離子與污水中的離子進行交換反應，以去除污水中有害離子的處理方法。與吸附法相比，離子交換法具有獨特優勢，主要吸附污水中的離子化物質，進行等當量的離子交換。

離子交換法在污水處理中發揮著重要作用，主要用於回收和去除污水中的金屬離子，如金、銀、銅、鎘、鉻、鋅等，同時也能對有機污水進行處理和凈化放射性污水。

離子交換的原理是水溶液通過樹脂時，在固體顆粒與液體之間的界面上發生的固-液間離子交換過程。這一反應是可逆的，離子交換劑對不同組分展現出不同的平衡特性。在污水處理中，常見應用包括水的軟化、除鹽、去除或回收重金屬離子等。

離子交換劑主要由骨架和交換基團構成，分為無機和有機兩大類。無機離子交換劑包括天然沸石和人工合成沸石，它們既能作為陽離子交換劑，也能用作吸附劑。沸石通過其晶格空間的組分向顆粒內擴散，實現離子交換，分離污水的特定成分。沸石有多種類型，如方沸石、菱沸石、片沸石等。合成無機物離子交換劑具有均勻的空隙結構，能排出大分子，分子篩如合成毛沸石、合成菱沸石、合成絲光沸石等是廣泛應用的實例。

有機離子交換劑主要由磺化煤和各種離子交換樹脂組成。離子交換樹脂是一種具有離子交換特性的有機高分子聚合電解質，結構上分為不溶於水的樹脂本體和具有活性的交換基團兩部分。樹脂本體由有機化合物和交聯劑組成的高分子共聚物構成，交聯劑作用於形成立體的網狀結構。交換基團則由起交換作用的離子和與樹脂本體連接的離子組成。樹脂的選擇性體現在水中各種離子在與樹脂交換時，其能力不同，有的離子容易被吸附但難以置換，有的則反之，這種性能即為離子交換樹脂的選擇性。

離子交換樹脂的選擇性受多種因素影響，包括離子帶電荷的多少、原子序數大小以及溶液濃度。二價離子通常比一價離子更易被吸附，原子序數大的離子更容易吸附，而濃溶液中的低價離子易被樹脂吸附。

特種離子交換樹脂專門針對某一種或幾種目標污染物離子具有選擇性吸附能力。其官能團在普通樹脂官能團的基礎上經過特殊化學反應修飾改性，或者直接使用具有對特定污染物離子特殊親和性的物質作為官能團。這類樹脂適用於特定行業、水質以及特定目標污染物的選擇性去除，普通樹脂則主要用於脫鹽、軟化等方面。

離子交換設備包括固定床、移動床和流動床三種類型。固定床離子交換設備將樹脂裝入豎式交換容器中，料液不斷流過樹脂層，完成交換、反沖洗、再生和清洗等操作，為間歇式運行。移動床離子交換器中，樹脂在運動中周期性移動，樹脂層定期排出失效樹脂並補充等量再生樹脂。三塔多周期移動床系統由交換塔、再生塔和清洗塔組成，樹脂層在移動中定期排出失效樹脂並補充再生樹脂。流動床離子交換設備有壓力式和重力式兩種，工程中常用的是重力式流動床，包括雙塔式和三塔式兩種類型。重力式雙塔流動床由交換塔、再生清洗塔、水射器和輔助管路組成。

⑹ 水處理的物理化學處理方法有哪些

一、離子交換

離子交換法是水質軟化和去除水中鹽的主要方法。回在廢水處理答中用來去除金屬離子和一些非金屬離子。例如，可去除廢水中的鈣、鎂、鉀、鈉離子以及氯離子、硫酸根離子等。這種方法的實質是利用不可溶解的離子化合物(稱為離子交換樹脂)上的可交換離子或基團與水中其它同性離子進行離子交換反應，類似化學中的置換反應。這種離子交換過程是可逆的。當離子交換樹脂工作一段時間後，樹脂被廢水中的離子所飽和，不能繼續交換時，可利用樹脂交換過程可逆的性質，對樹脂進行再生以恢復交換的能力。

二、吸附

固體表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩餘的表面能，當某些物質碰撞固體表面時，受到這些不平衡力的吸引而停留在固體表面上，這就是吸附。這里的固體稱吸附劑。被固體吸附的物質稱吸附質。吸附的結果是吸附質在吸附劑上濃集，吸附劑的表面能降低。————格瑞水務