楊 明 王海明 王天琦

(1.中國工程物理研究院動力部，四川綿陽，621900; 2.綿陽中學(xué)，四川綿陽，621900)

1 引言

隨著電鍍工業(yè)迅速發(fā)展及環(huán)保要求的不斷提高，國內(nèi)外開發(fā)了許多電鍍廢水處理技術(shù)。主要集中在化學(xué)法、電解法、離子交換法、吸附法、膜分離法、生物處理法等幾種工藝方法。

化學(xué)法又包括沉淀法、氧化還原法、鐵氧體法等方法?；瘜W(xué)法處理電鍍廢水開發(fā)比較早，技術(shù)較為成熟，目前應(yīng)用最廣，適用于各類電鍍金屬廢水的處理。傳統(tǒng)化學(xué)法處理大致可分為四個階段，分別是：①預(yù)處理階段，該階段主要除去廢水中的雜質(zhì)、油污，調(diào)節(jié)廢水pH值；②氧化階段，該階段主要將電鍍廢水中的重金屬離子氧化；③沉淀壓泥階段，該階段主要將被氧化后易于沉淀的重金屬離子沉淀壓泥，達到重金屬離子與廢水分離的目的；④調(diào)節(jié)階段；該階段主要調(diào)節(jié)處理之后水的pH值及各種生化指標(biāo)，最后達標(biāo)排放。化學(xué)法存在的問題：處理后水質(zhì)不能穩(wěn)定地一次性達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，需反復(fù)加藥，尤其在對低濃度廢水處理時。產(chǎn)生大量淤泥形成二次污染，不能實現(xiàn)連續(xù)處理，效率低。

離子交換纖維是以纖維狀材料為骨架的離子交換劑，離子交換基團主要存在于纖絲表面，具選擇吸附性能、比表面積大、傳質(zhì)距離短等優(yōu)點，適合于較大濃度范圍的吸附交換，吸附飽和后可再生，特別適合于電鍍綜合廢水中重金屬離子的處理。其特點是工藝方法簡單、可對目標(biāo)廢水進行連續(xù)處理，并一次穩(wěn)定達到排放標(biāo)準(zhǔn)；可再生，對有價值重金屬回收利用，廢固少，無二次污染。

本方法以電鍍綜合廢水為處理對象，在考察了離子交換纖維靜態(tài)吸附性能的基礎(chǔ)上，通過建立可移動式離子交換處理裝置，驗證不同濃度、不同流量對電鍍綜合廢水中重金屬離子的去除及再生效果，同時，驗證裝置在突發(fā)事件時的應(yīng)急轉(zhuǎn)運性能。

2 方法和裝置

2.1 靜態(tài)飽和交換容量

q=(C0-Ct)·V/m

C0和Ct分別是溶液中離子的起始質(zhì)量濃度和平衡質(zhì)量濃度，m是離子交換纖維的質(zhì)量，V是溶液體積。

2.2 廢水水質(zhì)

本次驗證試驗處理的目標(biāo)水樣是某單位電鍍車間經(jīng)破氰后的電鍍原水水樣(見表1)。

2.3 裝置驗證

可移動式裝置結(jié)構(gòu)及布局示意圖見圖1。裝置主要參數(shù)：裝置外形尺：3000mm×2250mm×2815mm；再生液儲罐2個噸桶；中間儲罐2個容積4 m3(直徑1.8米，占地3 m3/個)；占地面積：30m3；處理能力3 m3/小時；電機額定功率：2kW/380V。

表1 原水水質(zhì)

圖1 可移動式裝置結(jié)構(gòu)及布局示意圖

2.4 驗證方法

可移動式裝置的驗證主要通過：裝車、運輸、卸車、運行4個步驟進行。整個裝置由主體裝置及中間儲罐(槽)構(gòu)成。主體裝置由過濾器、離子交換吸附罐ⅠⅡⅢ、泵、管路、閥門、控制系統(tǒng)組成，集成布置在一個機架上，可實現(xiàn)整體吊裝、運輸。本裝置涉及的廢水、處理后水、濃縮液儲存設(shè)施采用單獨設(shè)置儲罐(槽)解決，共設(shè)置酸堿槽2個，中間儲罐3個。裝置吊裝就位后，按照布局示意圖1將主體裝置與儲槽、儲罐連接在一起，并外接電、廢水池，即可運行。

其實最容易泄露隱私的環(huán)節(jié)便是數(shù)據(jù)存取過程中，因此，強化大數(shù)據(jù)安全隱私保護應(yīng)重視這一環(huán)節(jié)的內(nèi)容。云計算只有與網(wǎng)絡(luò)建立起相互連通的關(guān)系才能夠完成數(shù)據(jù)的存取工作，然而存取過程中病毒亦有可能隨數(shù)據(jù)進入用戶的計算機系統(tǒng)，進而盜取用戶的個人資料以及核心信息?；诖?，加強其安全隱私保護需重視私有云體系的應(yīng)用，從云計算環(huán)境中依托私有云體系完成信息的存取，將重要的資料保存在私有云中，以提高用戶隱私數(shù)據(jù)的安全性。日常工作中，可用公有云完成數(shù)據(jù)的臨時儲存以及計算等工作，而將重要的資料數(shù)據(jù)存在私有云中，這樣既能夠提高數(shù)據(jù)的運算、儲存速率，也能夠降低數(shù)據(jù)信息泄露等突發(fā)事件的發(fā)生概率。

工藝方法的驗證主要通過：在不同條件下(濃度、流量)廢液中重金屬離子吸附、再生工藝完成。離子交換吸附采用串聯(lián)型式：利用廢水提升泵將中間儲罐中經(jīng)預(yù)處理后的電鍍廢水，泵入袋式過濾器濾去懸浮物，然后依次進入串聯(lián)的吸附罐Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，處理后水排入達標(biāo)水中間儲罐中，檢測水質(zhì)，達標(biāo)排放。

離子交換柱再生時罐體采用并聯(lián)型式：如果吸附罐Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中某一罐飽和后，根據(jù)吸附罐中吸附材料特性，使用再生液循環(huán)泵，將再生液箱中預(yù)先配置好的一定濃度再生液從該吸附罐底部泵入、靜置、浸泡1小時后，將解析液排入解析液中間儲罐。

3 結(jié)果與討論

3.1 靜態(tài)飽和交換容量的測定

選擇強堿性陰離子交換纖維(以下簡稱陰離子纖維)、強酸性陽離子交換纖維(以下簡稱陽離子纖維)為對象，以模擬含Cr(Ⅵ)、Cu2+電鍍廢水作為實驗對象。取數(shù)只250 mL帶塞錐形瓶，各加入兩種離子交換材料和100 mL電鍍廢水模擬溶液，保持在25℃，超聲波振蕩器振蕩吸附30 min。取上清液測定溶液中Cr(Ⅵ)和Cu2+的質(zhì)量濃度，求得兩種離子纖維分別對兩種離子的交換容量。

交換量按下式計算：q=(c0-ct)·V/m

其中，c0和ct分別是溶液中離子的起始質(zhì)量濃度和平衡質(zhì)量濃度，m是離子交換纖維的質(zhì)量，V是溶液體積。

考察后發(fā)現(xiàn)：陰離子交換纖維對Cr(Ⅵ)的靜態(tài)吸附容量為223.525 mg/g，陽離子交換纖維對Cu2+的靜態(tài)吸附容量為168.05 mg/g。由此確定，處理該目標(biāo)水樣應(yīng)同時使用陰離子和陽離子兩種離子交換纖維。

3.2 裝置可移動性能的驗證

(1)裝車：旋轉(zhuǎn)機架四個角的升降調(diào)節(jié)螺栓，使機架底部提高70 mm，叉車臂能夠順利插入機架底部。叉車臂提升過程無異常響聲，無變形，叉車行走轉(zhuǎn)彎自如。叉車垂直車廂長度方向?qū)⒀b置提升到貨車廂板高度后放下，可順利退出叉臂。載重8噸貨車車廂板內(nèi)寬為2300 mm，裝置裝車后，車側(cè)面廂板可完全關(guān)上。上述過程，證明裝置機架剛性、離地調(diào)節(jié)、機架尺寸滿足裝卸及運輸要求。

(2)運輸：裝置裝上車后離地總高約為4.1 m，能夠順利通過限高4.5 m路段。運輸過程中，裝置無變形，設(shè)備及管線無松動。

3.3 對三種不同濃度目標(biāo)水樣處理效果的驗證(見表2)

(1)目標(biāo)水樣有三種不同濃度，分別為原液1、原液2、原液3；流量：2m3/h每種濃度廢液處理120分鐘后出水口分別取樣：出水1、出水2、出水3。

(2)從表2中可以看出，不同濃度的廢水原液，在同樣流量2m3/h條件下處理后，其出水水質(zhì)滿足并優(yōu)于國標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。處理濃度范圍廣、操作彈性較大、適應(yīng)性強。

3.4 使用不同流量對目標(biāo)水樣處理效果的驗證(見表3)

(1)處理流量范圍：1m3/h 2m3/h 3m3/h；在每種流量下處理廢液120分鐘后出水口分別取樣。

表2 三種不同濃度目標(biāo)水樣處理效果的驗證

表3 不同流量對目標(biāo)水樣處理效果的驗證

(2)從表3中可以看出，在不同的流量下，處理結(jié)果均能達到并優(yōu)于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。特別是將設(shè)計流量2m3/h減少到1m3/h，或增加到3m3/h，仍然具有理想處理效果。說明在適當(dāng)?shù)恼{(diào)整流量后，該工藝方法及裝置性能仍然可以穩(wěn)定、可靠地運行，適應(yīng)性強，能很好地滿足實際工程應(yīng)用需要。

3.5 離子交換裝置的再生效果驗證(見表4和表5)

將堿性再生液打入吸附罐體，浸泡1h后放出。15分鐘后在出水口取樣。從表4中可以看出，6價鉻被成功洗脫，而總銅、總鋅、總鎳基本保留在罐體內(nèi)。

表4 陰離子交換纖維的再生

表5 陽離子交換纖維的再生

將酸性再生液打入吸附罐體，浸泡1h后放出。15分鐘后在出水口取樣。從表5中可以看出，總銅、總鋅、總鎳被成功洗脫。

4 結(jié)論

(1)可移動式處理裝置通過現(xiàn)場裝車、卸車、轉(zhuǎn)運過程中整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，運輸方便，吊裝安全，機動性能強，具備針對突發(fā)事件應(yīng)急處理的機動能力。

(2)采用離子交換纖維處理電鍍綜合廢水，可將廢水中6價鉻、銅、鋅、鎳、總鎘等重金屬離子去除掉，并優(yōu)于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

(3)離子交換纖維再生洗脫后，可重復(fù)使用。

[1] 周紹箕．離子交換纖維制備和應(yīng)用的研究進展[J]．北京服裝學(xué)院學(xué)報，2004，24(4)：9-15.

[2] 原思國,曾漢民．離子交換功能纖維的研究、開發(fā)與進展[J]．高科技纖維與應(yīng)用，1998，23(6)：8-15.

[3] 駱大星,范國萍,李恒勤,等．PVa離子交換纖維的物化性能及在水處理中的應(yīng)用[J]．水處理技術(shù)，1984,10(5)：31-34.

[4] 陳勵權(quán),楊更亮,鄭重,等．離子交換纖維的交換動力學(xué)研究[J]．化學(xué)學(xué)報，1994，52(2)：116-121.

[5] 周林,周紹箕．弱酸性陽離子交換纖維的制備和應(yīng)用的研究[J]．離子交換與吸附，1993，9(6)：486-492.

[6] 周從章,李明愉，曾慶軒．離子交換纖維對重金屬的吸附研究[J]．環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003，4(7)：26-28.

[7] 徐騰嬌，杜茂安．離子交換纖維在水處理中的應(yīng)用研究[J]．高科技纖維與應(yīng)用,2005，30(1)：44-48.

[8] 李海靜,魏俊富,趙孔銀,等．含季銨基離子交換纖維的制備研究[J]．離子交換與吸附，2009，25(6)：542-549.

[9] 周紹箕．離子交換纖維在重金屬離子分離、提取中的應(yīng)用研究[J]．新疆有色金屬，2012，2：49-52．