離子交換法以及應(yīng)用

離子交換法以及應(yīng)用 含氰廢水處理以及廢水中金屬的提取小組成員:范鏡敏 ,高 永國(guó),陳神偉 鳴謝: HX 工 作 室 (幻 夕 ) 一 離子交換法簡(jiǎn)介 二 離子交換法在廢水處理中的應(yīng)用三 離子交換技術(shù)的發(fā)展方向和前景 一 離子交換法簡(jiǎn)介 一 離子交換法簡(jiǎn)介 70 年代中后期 ，“閉路循環(huán)工序化”發(fā)展,即逆流漂洗-離子交換-蒸發(fā)濃縮的組合工藝 到了20 世紀(jì)80 年代, 國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)了類似工藝 ，我國(guó)樹脂法處理含鉻廢水始于20 世紀(jì)70 年代。 1974 年, 大孔苯乙烯叔胺型弱堿性陰離子交換樹脂研制成功, 被當(dāng)時(shí)認(rèn)為是電鍍含鉻廢水處理技術(shù)的一大突破。 工業(yè)上采用離子交換樹脂處理含鋅廢水也比較成熟 離子交換樹脂處理貴金屬?gòu)U水的經(jīng)濟(jì)效益顯著，國(guó)內(nèi)已有廠家成功地用“丙酮-鹽酸-水”混合液進(jìn)行樹脂洗脫并回收金 離子交換法 離子交換法是利用離子交換劑和溶液中的離子發(fā)生交換反應(yīng)進(jìn)行分離的方法,主要以離子交換樹脂為載體的 .離子交換樹脂是一類帶有功能基的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子化合物，它由不溶性的三維空間網(wǎng)狀骨架、連接在骨架上的功能基團(tuán)和功能基團(tuán)上帶有相反電荷的可交換離子三部分構(gòu)成。 苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹脂 陰離子交換樹脂 陽(yáng)離子交換樹脂 交換樹脂溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號(hào)離子進(jìn)行交換 ,陽(yáng)離子交換樹脂大都含有磺酸基（SO3H）、羧基（COOH）或苯酚基（C6H4OH）等酸性基團(tuán)，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽(yáng)離子進(jìn)行交換。比如: 2RSO3H + Ca2+ = (RSO3)2Ca + 2H+ 而陰離子交換樹脂一般含有季胺基N（CH3）3OH、胺基（NH2）或亞胺基（NRH）等堿性基團(tuán)。它們?cè)谒心苌蒓H-離子，可與各種陰離子交換，比如： RN（CH 3）3OH + Cl- = RN（CH3）3Cl + OH- 樹脂再生 由于離子交換作用是可逆的，因此用過的離子交換樹脂一般用適當(dāng)濃度的無機(jī)酸或堿進(jìn)行洗滌，可恢復(fù)到原狀態(tài)而重復(fù)使用，此過程稱為再生。陽(yáng)離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等淋洗；陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理而再生。 以上即為離子交換樹脂概況及離子交換法的基本作用原理 二 離子交換法在廢水處理中的應(yīng)用 二 離子交換法在廢水處理中的應(yīng)用 離子交換樹脂法具有交換、選擇、吸附和催化等功能。近年來，使離子交換樹脂在廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，越來越顯示出它的優(yōu)越性。應(yīng)用離子交換樹脂進(jìn)行工業(yè)廢水處理，不僅樹脂可以再生，而且操作簡(jiǎn)單、工藝條件成熟、流程短，目前在廢水處理方面得到了大量應(yīng)用。 1.含氰廢水的處理氰化水中多種金屬氰化絡(luò)合物對(duì)陰離子交換樹脂有很強(qiáng)的親和力 ,用 ROH 代表處理的陰離子交換樹脂 交換反應(yīng)過程如下： ROH + CN- RCN + OH- 2ROH + Zn(CN)42-R2Zn(CN)4 + 2OH- 2ROH + Cu(CN)32-R2Cu(CN)3 + 2OH- 4ROH + Fe(CN)64-R4Fe(CN)6 + 4OH- 處理流程如下： Pb(CN)42-、 Ni(CN)42-、 Au(CN)2-、 Ag(CN)2-等吸附與上述類似。在強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂上,含氰廢水中幾種陰離子的吸附能力為：Zn(CN)42- Cu(CN)32-SCN-CN-SO42- 再選取合適的酸度和解吸劑，將其分別解吸，就可達(dá)到回收的目的，大大降低含氰廢水的危害。 2.廢水中金屬的提取 金屬加工工業(yè)方面有3個(gè)優(yōu)點(diǎn)，第一，可回收金屬；第二，所用設(shè)備不大，可大大地減少?gòu)U物體積；第三，回收的水可再利用。 以電鍍業(yè)中漂洗槽產(chǎn)生的鍍銅廢水為例 : 鍍銅廢水,其中主要含Cu(NH3)42+絡(luò)合離子，呈強(qiáng)堿性 ,須在酸性條件下使其轉(zhuǎn)化為銅離子，才可被陽(yáng)柱交換。在PH=45時(shí)，發(fā)生反應(yīng) .RCOOH + Cu2+ + NH3 + NH4OH = (RCOO)2Cu + 2H+ +NH3 + NH4OH 由于EDTA體系鍍銅已成為取代劇毒的氰化鍍銅及焦磷酸鹽鍍銅的新工藝 ,帶來大量的Cu-EDTA絡(luò)合廢水,廢水再經(jīng)陰離子交換樹脂，發(fā)生以下反應(yīng)： 4RCl + Y4- R4Y + 4Cl- 3RCl + HY 3- R3HY +3Cl- 2RCl +CuY2- R2CuY + 2Cl- 2R2CuY + Y4- R4Y + 2CuY2- 3R2CuY + 2HY3- 2R3HY + 3CuY2- 再通過10%的NaCl再生，即可實(shí)現(xiàn)Cu和游離EDTA的富集分離。 流程圖 ,可如下表示: 另一個(gè)應(yīng)用實(shí)例:汽車觸媒中常含有數(shù)量不等的貴金屬,主要是Pt. Pd和Rh。 三 離子交換技術(shù)的發(fā)展方向和前景 離子交換法在廢水處理中的廣泛應(yīng)用體現(xiàn)了其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) ,但也暴露了它的不足之處 .一次投資高，操作要求嚴(yán)管理必須跟得上有的還存在再生廢水問題、樹脂中毒和老化問題等但是應(yīng)當(dāng)說，有的問題已有相應(yīng)的解決辦法例如: 排水有機(jī)物和氨氮的含量,必須經(jīng)過深度處理，可用活性碳吸附大部分有機(jī)物和氨氮中的大部分有機(jī)胺，再用大孔離子交換樹脂吸附剩余有機(jī)物和氨氮中的剩余有機(jī)胺和無機(jī)胺是切實(shí)可行的辦法 從目前掌握的離子交換法應(yīng)用的實(shí)踐以及當(dāng)前技術(shù)發(fā)展考慮，離子交換樹脂法處理廢水的發(fā)展方向在于 :選擇并開發(fā)具有高選擇性、易于解吸、耐磨率高、不易污染的新型功能樹脂或復(fù)合樹脂 在選擇離子交換樹脂時(shí)，應(yīng)考慮各種樹脂的優(yōu)點(diǎn)及適用范圍，必要時(shí)采用幾種樹脂的組合處理 開發(fā)智能化的集成設(shè)備以控制離子交換樹脂法的吸附、解吸及再生過程 我國(guó)采用離子交換樹脂法處理含氰廢水在工業(yè)應(yīng)用方面做得還不夠，如何完善該方法的工藝，使其達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的水平，是科技工作者亟待解決的問題。 Thank you !