劉蘭 周明清 王斌(廣東石油化工學(xué)院,廣東 茂名 525000)

大孔樹脂吸附廢水中氯離子的正交實驗研究

劉蘭 周明清 王斌(廣東石油化工學(xué)院,廣東 茂名 525000)

本文采用大.孔.樹.脂吸附氯離子，利用正交實驗對H-103大孔樹脂對廢水中的氯離子靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附進行研究。靜態(tài)吸附正交實驗表明，吸附時間為關(guān)鍵影響因素，2.50g吸附劑用量,35r/min攪拌速率，20min吸附時間為最優(yōu)組合，氯離子脫除率可達95.00%。動態(tài)吸附正交實驗表明，吸附劑用量為關(guān)鍵影響因素，60min吸附時間、6.00g樹脂質(zhì)量為最優(yōu)吸附條件，廢水中氯離子脫除率達到95.58%。

H-103大孔樹脂；氯離子；靜態(tài)吸附；動態(tài)吸附；正交實驗

氯離子容易對工業(yè)設(shè)備中的管罐、管板等地方造成嚴(yán)重腐蝕，另外氯離子還可與其他陰離子協(xié)同腐蝕鋼材，造成更為嚴(yán)重的損害，這不僅對設(shè)備存在極大的安全隱患，還會危及人身和環(huán)境安全[1,2]。此外，工業(yè)廢水和生活污水中氯離子含量較高，如不加治理直接排入水體，將嚴(yán)重危害水環(huán)境、破壞水體的自然生態(tài)平衡，影響人類健康[3,4]。

目前氯離子去除方法有很多[5,6,7,8]，吸附法是其中較重要的一類方法。大孔樹脂具有多孔性結(jié)構(gòu)而具篩選性，同時可通過表面吸附、表面電性或形成氫鍵而具吸附性[9,10]。本文采用大孔樹.脂吸附氯離子，利用正交實驗對H-103大孔樹脂對廢水中的氯離子靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附進行研究，確定吸附的關(guān)鍵影響因素和最優(yōu)的吸附條件。

1 實驗材料和儀器

(1)主要試劑及藥品：H-103大孔樹脂，南京大學(xué)研制；氯化鈉，分析純，無錫潤利化學(xué)有限公司；硝酸銀，分析純，上海邦成化工有限公司；氫氧化鈉，分析純，上海邦成化工有限公司；鉻酸鉀，分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

(2)主要儀器：集熱式磁力攪拌器，常州澳華儀器有限公司；蠕動泵，上海娥江儀器設(shè)備有限公司。

2 數(shù)據(jù)分析與討論

單因素實驗由于考慮的因素少，試驗的設(shè)計、實施和分析都比較簡單；正交試驗可以用部分試驗來代替全面試驗，通過對部分試驗結(jié)果的分析來了解全面試驗的情況，因此正交實驗?zāi)芨行?、更快速的得到?zhǔn)確的實驗結(jié)果[11,12]。

2.1 靜態(tài)吸附的正交試驗

取預(yù)處理后的樹脂放入錐形瓶中，加入含氯離子廢水，恒溫振蕩使樹脂與廢水充分接觸 ，每隔一定時間取樣，測定氯離子濃度,計算氯離子脫除率。

正交試驗采用三因素三水平的正交試驗，因素水平設(shè)計如表1：

表1 因素水平設(shè)計

按表1因素水平設(shè)計正交實驗，測定氯離子濃度并計算氯離子脫除率數(shù)據(jù)如表2：

表2 靜態(tài)吸附正交試驗結(jié)果

根據(jù)極差的大小排列出H-103大孔樹脂吸附氯離子影響因素的主次順序，接著找出Ki最大所對應(yīng)的條件為最優(yōu)水平。由上表可知，吸附時間是靜態(tài)吸附中影響氯離子脫除率的關(guān)鍵因素，最優(yōu)實驗組合為2.50g吸附劑用量,35r/min攪拌速率，20min吸附時間，該實驗條件下氯離子脫除率可達到95.00%。

2.2 動態(tài)吸附的正交試驗

在離子交換柱內(nèi)裝填樹脂，廢水經(jīng)交換柱后，取樣用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)液滴定，計算氯離子脫除率。

在之前的動態(tài)吸附單因素結(jié)果分析中，溫度和液體流量對實驗結(jié)果影響較小，因此本次正交試驗采用二因素三水平的正交試驗，正交實驗因素水平設(shè)計如表3：

表3 因素水平設(shè)計

按表3因素水平設(shè)計正交實驗，測定氯離子濃度并計算氯離子脫除率數(shù)據(jù)如表4：

根據(jù)靜態(tài)吸附正交試驗的數(shù)據(jù)處理方法，吸附劑用量的極差大于反應(yīng)時間的極差，吸附劑用量為關(guān)鍵影響因素；最優(yōu)實驗組合為60min吸附時間與6.00g吸附劑用量，在此條件下的氯離子脫除率為95.68%。

3 結(jié)語

(1)靜態(tài)吸附實驗進行三水平三因素的正交試驗研究，確定了吸附時間為關(guān)鍵影響因素。(2)靜態(tài)吸附正交實驗表明，2.50g吸附劑用量,35r/min攪拌速率，20min吸附時間為最優(yōu)組合，最佳吸附中氯離子脫除率達95.00%。(3)動態(tài)吸附進行了兩因素三水平的正交試驗，確定了吸附劑用量為關(guān)鍵影響因素。(4)動態(tài)吸附正交實驗表明，60min吸附時間、6.00g樹脂質(zhì)量為最優(yōu)吸附條件，廢水中氯離子脫除率達到95.58%。

表4 動態(tài)吸附的正交試驗

[1]槐抗抗.一種抗氯離子腐蝕的水性丙烯酸樹脂涂料研究[D].西南石油大學(xué),2016.

[2]宋波,王安.工業(yè)廢水中氯離子去除技術(shù)的綜述[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015，(18):81-82.

[3]楊成剛.氯堿化工綜合廢水處理及回用利用研究[J].當(dāng)代化工研究,2016(09):70-71.

[4]武杰,柴濤,房亞玲.高氯含量廢水中氯離子的去除研究[J].現(xiàn)代化工,2016，(04):101-103.

[5]韓文紅.高氯離子廢水處理材料制備及應(yīng)用進展[J].廣東化工,2016，(15):154-156.

[6]楊濤,劉發(fā)強.超高石灰鋁法脫除廢水中氯離子的影響因素分析[J].石化技術(shù)與應(yīng)用,2017(01):37-39+47.

[7]張凱,李斌,梅越民.超高石灰鋁法去除水中氯離子分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計,2017，(02):105-106.

[8]李志敏,鳳頎,張連紅,梁紅玉,張悅,楊敏.納米水滑石的結(jié)構(gòu)表征及其對氯離子的吸附性能[J].材料科學(xué)與工程學(xué)報,2016，(06):998-1003.

[9]化娜麗,路帥,趙東風(fēng),盧磊,張欽輝.離子交換去除煉廠難降解廢水中氯離子的靜態(tài)實驗研究[J].無機鹽工業(yè),2015,(11):66-69.

[10]程銀芳,陳芳.離子交換樹脂對環(huán)氧丙烷皂化廢水中氯離子吸附的研究[J].商丘師范學(xué)院學(xué)報,2015，(09):51-54.

[11]蔣紅斌,張凱,余全智,唐紅軍,張海柱,楊永安.正交實驗在水質(zhì)四乙基鉛測定中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境影響評價,2017，(01):89-92.

[12]蔣紅斌,張凱,楊永安,張海柱.正交實驗在環(huán)境監(jiān)測和分析中的研究進展[J].四川環(huán)境,2016，(02):149-152.

劉蘭(1981-)，女，廣東石油化工學(xué)院教師，主要從事化學(xué)工程與工藝實驗室教學(xué)工作。