江苏离子交换法处理含铬废水实验装置

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双阴离子交换柱除铬流程的分析
在用阴树脂吸附Cr6+前，先用活性炭对废水进行除杂，使水质更好。再用阴树脂吸附Cr6+，将计算出的60ml树脂装柱，将含铬废液用0.02mo1/1硫酸调节pH在3-4;将一部分废液装入250ml的分液漏斗中，调节分液漏斗和交换柱阀门，使废液流量为10BV/h,即600m1/h.废水先通过活性炭柱，废水中存在杂质被活性炭柱吸附。此活性炭柱的流出液，然后通过一碱式(OH-型)强阴离子树脂柱进行交换反应。
含六价铬废水中除Cr042一，Cr2072- 外，阴离子而言还包含有S042-. C1-等等，它们都能与阴离子交换树脂进行离子交换，所以，当离子交换达到Cr6+穿透点时，树脂的可交换位置必然被S042-、C1一等离子占去一部分，影响树脂对Cr6+的交换容量。当树脂再生时，这些离子必然随同Cr6+-起被洗脱，混入再生液中，混入再生液中的S042一、C1一影响了再生液纯度，妨碍铬酸的直接回收利用。并且在用阴树脂处理废水时，玻璃交换柱中的树脂没有完全达到树脂的交换容量，树脂利用不充分。
显然，欲得到纯的铬酸，先要获得纯的再生液。而欲获得纯的再生液，必须使含Cr6+的酸根离子有能力排代树脂上的S042一、C1-等，从而使其占据树脂全部交换基团达到全饱和，使树脂全部利用，这样才能使阴离子树脂再生回收液达到一定的纯度，满足电镀生产工艺要求。
从公认的苯乙烯型阴离子交换树脂对阴离子的一般选择性关系来看:
S042- >HS042-> N02-> Cr042- >P043-> C1- >HC03
研究发现，苯乙烯阴离子交换树脂对Cr2072-却具有高强选择性。不但具有Cr2072- >Cr042一，而且具有Cr042一，Cr2072- >S042 -的选择性关系。利用Cr2072-的高选择特性，因此设计- -种双阴离子柱串联全饱和工艺流程(见图1)。废水先经过活性炭柱，除去废水中部分重金属离子及其他阳离子和杂质，使出水水质纯化，减轻废水对下一级阴离子树脂的氧化作用。
活性炭柱出水串联通过根阴离子交换柱除去 Cr6+。当Cr6+泄漏达0.5mg/L 时，再串联通过第二根阴离子柱，直至第- -根阴离子柱达到Cr6+的全饱和, 并从除铬系统中断开进行再生。此时，第二根阴离子柱变成-根阴离子柱继续运行。当此柱Cr6+泄漏量达到0. 5mg/L时，再反串已再生好的原-根阴离子柱继续工作。如此阴离子交换柱往复串联，实现Cr2072-的全饱和。在上述离子交换过程中按着离子排代关系使Cr2072-自行提纯。
R2 S04+Cr2072- =R2Cr207十S042-
2RCI十Cr2072一=RR2Cr207十2C1-
经过多次交换，S042-、 C1-等阴离子逐渐被排代掉，树脂终被Cr2072-离子饱和，既提高了阴离子交换树脂对Cr6+的交换容量，又利用Cr2072-对树脂的高强亲和能力，回收较纯的铬酸。

离子交换法处理废水用什么离子交换剂
有无机和有机质两类。前者如天然物质海绿砂或合成沸石；后者如磺化煤和树脂。
交换剂由两部分组成，一是不参加交换过程的惰性物母体，如树脂的母体是由高分子物质交联而成的三维空间网络骨架；一是联结在骨架上的活性基团（带电官能团）。母体本身是电中性的。活性基团包括可离解为同母体紧密结合的惰性离子和带异号电荷的可交换离子。可交换离子为阳离子(活性基团为酸性基)时，称阳离子交换树脂；可交换离子为阴离子(活性基团为碱性基)时，称阴离子交换树脂。阳、阴离子交换树脂又可根据它们的酸碱性反应基的强度分为强酸性和弱酸性，强碱性和弱碱性等。强酸性阳离子交换树脂可用 R—SO3H表示,R为母体,—SO3H为活性基团。后者在溶液中可离解为惰性离子R—SO婣和可交换离子H+。弱碱性阳树脂可用R—COOH表示。强碱性季胺型阴树脂可用R匵NOH表示，弱碱性叔胺、 仲胺、 伯胺型阴树脂分别用R呏NHOH、R=NH2OH、R—NH3OH表示，R代表母体，其他部分代表活性基团

离子交换法处理含铬废水交换反应
任何离子交换反应都有三个特征:
①和其他化学反应一样服从当量定律,即以等当量进行交换;
②是一种可逆反应,遵循质量作用定律;
③交换剂具有选择性。交换剂上的交换离子先和交换势大的离子交换。
在常温和低浓度时,阳离子价数愈高,交换势愈大;同价离子则原子序数愈大,交换势愈大。

离子交换法处理镀铬废水要点：
1.除铬阴柱设计数据
1）树脂饱和工作交换容量：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/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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