朱光團(tuán)

（江門市新會(huì)區(qū)新綠環(huán)保實(shí)業(yè)發(fā)展總公司，廣東 江門 529100）

近年來(lái)我國(guó)工業(yè)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)愈加嚴(yán)格，這是為了避免廢水中含有的致癌、致畸或致突變的劇毒物質(zhì)威脅人類安全，各行業(yè)對(duì)高效、經(jīng)濟(jì)的重金屬工業(yè)廢水處理技術(shù)的需求也因此不斷提升，離子交換技術(shù)的誕生與廣泛應(yīng)用便建立在這一背景下，而為了更深入了解該技術(shù)并實(shí)現(xiàn)技術(shù)的更高水平應(yīng)用，正是本文圍繞重金屬污染控制中離子交換特點(diǎn)開(kāi)展具體研究的原因所在。

1 離子交換樹(shù)脂處理技術(shù)

離子交換樹(shù)脂處理技術(shù)是一種基于離子交換樹(shù)脂的處理技術(shù)，該技術(shù)能夠較好服務(wù)于水處理、食品工業(yè)、制藥工業(yè)、合成化學(xué)和石油化學(xué)工業(yè)、環(huán)境保護(hù)、濕法冶金等領(lǐng)域，重金屬污染控制屬于其常用領(lǐng)域。離子交換樹(shù)脂的表面積相對(duì)較大，孔隙密且多，這使得擁有相較于普通吸附劑10倍以上的使用效率，因此其能夠較好服務(wù)于廢水中的離子溶質(zhì)凈化，富含重金屬?gòu)U水的處理和回收屬于離子交換樹(shù)脂常用領(lǐng)域。深入分析可以發(fā)現(xiàn)，離子交換樹(shù)脂具備吸附時(shí)間短、反應(yīng)速度快、吸附效率高、物理化學(xué)穩(wěn)定性高、具有一定機(jī)械強(qiáng)度等特點(diǎn)，基于離子交換樹(shù)脂的水軟化處理、除鹽處理同樣屬于離子交換樹(shù)脂處理技術(shù)的典型應(yīng)用[1]。

2 離子交換對(duì)重金屬離子的選擇性去除

（1）離子交換樹(shù)脂預(yù)處理。離子交換樹(shù)脂預(yù)處理需結(jié)合使用目標(biāo)實(shí)際針對(duì)性開(kāi)展，預(yù)處理過(guò)程會(huì)受到直接影響。以回收工業(yè)廢水中的鉻為例，采用的離子交換樹(shù)脂型號(hào)為Amberlite IR 120，具體處理需首先使用1mol/L的NaOH和NaCl溶液浸泡離子交換樹(shù)脂3次，以此去除其內(nèi)部積存的化學(xué)沉積物，隨后使用1mol/L的HCL和NaCl浸泡，由此即可得到氫型樹(shù)脂和鈉型樹(shù)脂樣品，最后稱取1g鈉型樹(shù)脂或氫型樹(shù)脂，并在110℃高溫下干燥1h并承重，即可確定離子交換樹(shù)脂的濕度，保證其更好服務(wù)于收工業(yè)廢水中的鉻回收，重金屬工業(yè)廢水的金屬離子去除效率也能夠由此大幅提升。

（2）影響離子交換的因素。對(duì)于重金屬工業(yè)廢水的離子交換樹(shù)脂處理技術(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，樹(shù)脂選型、pH值、內(nèi)部溶液濃度、樹(shù)脂用量、接觸時(shí)間、運(yùn)行條件等因素均會(huì)對(duì)離子交換的開(kāi)展與重金屬離子的去除造成直接影響。以數(shù)值選型為例，為保證離子交換樹(shù)脂較好服務(wù)于重金屬工業(yè)廢水處理，離子交換樹(shù)脂必須具備對(duì)需去除離子的較高選擇性，廢水處理過(guò)程中離子交換樹(shù)脂的抗有機(jī)物玷污、抗氧化性同樣需要得到重視。如需要去除重金屬工業(yè)廢水中的Cr3+，使用的離子交換樹(shù)脂必須對(duì)Cr3+具有較高選擇性，IRN97H、IRN77、SKN1、IR120等離子交換樹(shù)脂均可較好滿足重金屬工業(yè)廢水的Cr3+去除需要。為更好發(fā)揮離子交換樹(shù)脂處理技術(shù)的重金屬工業(yè)廢水處理優(yōu)勢(shì)，離子交換樹(shù)脂的選擇還需要重點(diǎn)考慮抗有機(jī)污染能力高、抗氧化性強(qiáng)、工作交換容量大、選擇性好的離子交換樹(shù)脂。

（3）重金屬離子的選擇性去除。以重金屬工業(yè)廢水中鉛的選擇性去除為例，可選用含有SO2-H+基團(tuán)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，該離子交換樹(shù)脂對(duì)Pb2+離子存在交換容量大、選擇性高、吸附～解吸過(guò)程可逆性好等特點(diǎn)，在pH值為4區(qū)間～6區(qū)間時(shí)，氯化物體系溶液中的Pb2+離子可由含有SO2-H+基團(tuán)陽(yáng)離子的弱堿性陰離子交換樹(shù)脂選擇性去除，交換樹(shù)脂處理技術(shù)的重金屬離子選擇性去除能力可見(jiàn)一斑。

3 重金屬污染控制中的離子交換特點(diǎn)

（1）基本特點(diǎn)。根據(jù)活性基團(tuán)的差異，離子交換樹(shù)脂可細(xì)分為氧化還原樹(shù)脂、兩性交換樹(shù)脂、陽(yáng)交換樹(shù)脂、陰交換樹(shù)脂、螯合樹(shù)脂，而為了滿足重金屬工業(yè)廢水的處理需要，應(yīng)用的離子交換樹(shù)脂必須與需處理離子存在一定交聯(lián)度和一定交換容量，并同時(shí)具備不溶性、化學(xué)穩(wěn)定性特點(diǎn)。

結(jié)合上述分析，本文也將離子交換樹(shù)脂處理技術(shù)視作一種液相組份分離技術(shù)，且技術(shù)具備操作方便、效果突出、濃縮倍數(shù)較高、分離選擇性優(yōu)異特點(diǎn)，因此該技術(shù)能夠較好服務(wù)于重金屬工業(yè)廢水的重金屬離子去除，并能夠同時(shí)較好服務(wù)于物質(zhì)的分離。在基于離子交換樹(shù)脂處理技術(shù)的重金屬工業(yè)廢水處理中，基本處理流程可概括為：“①通過(guò)對(duì)流和擴(kuò)散使重金屬工業(yè)廢水中的重金屬離子到達(dá)離子交換樹(shù)脂表面的靜止液膜→②靜止液膜作用下重金屬離子擴(kuò)散到樹(shù)脂表面→③在樹(shù)脂內(nèi)部重金屬離子進(jìn)一步擴(kuò)散→④重金屬離子在擴(kuò)散后與離子交換樹(shù)脂可交換發(fā)生交換→⑤樹(shù)脂內(nèi)部交換下的離子開(kāi)始擴(kuò)散→⑥通過(guò)靜止液膜交換下的離子擴(kuò)散進(jìn)入溶液→⑦交換下離子在溶液中對(duì)流、擴(kuò)散”，其中步驟4為離子交換化學(xué)反應(yīng)，步驟②與⑥為外擴(kuò)散，步驟③與⑤為內(nèi)擴(kuò)散，步驟①與⑦速度相對(duì)較快因此可忽略不計(jì)。

（2）再生與活化。除上述基本特點(diǎn)外，離子交換樹(shù)脂的再生與活化同樣屬于重金屬污染控制中離子交換樹(shù)脂處理技術(shù)特點(diǎn)。在離子交換樹(shù)脂處理技術(shù)的具體應(yīng)用中，應(yīng)用該方法進(jìn)行的重金屬工業(yè)廢水處理可實(shí)現(xiàn)處理水循環(huán)使用，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)有用金屬離子的回收，洗脫液也能夠盡可能回槽使用，離子交換樹(shù)脂處理技術(shù)具備的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)可見(jiàn)一斑。為保證離子交換樹(shù)脂處理技術(shù)再生與活化特點(diǎn)的最大化發(fā)揮，再生劑必須結(jié)合槽液成分針對(duì)性選擇，并保證槽液的要求能夠通過(guò)再生劑的用量和濃度控制得到滿足。以除鉻陰柱的再為例，應(yīng)選擇無(wú)Cl-汞槽堿，由此即可避免回收鉻酸中的Cl-過(guò)高，而除鎳弱酸陽(yáng)樹(shù)脂的再生則較為適合選擇H2SO4，由此洗脫液純度的即可得到較好保障。而對(duì)于除鎳弱酸陽(yáng)樹(shù)脂應(yīng)用Na2SO4再生處理來(lái)說(shuō)，Na2SO4結(jié)晶可能在冬季低溫情況下出現(xiàn)的析出情況必須得到重視，因此離子交換樹(shù)脂的再生必須保證溶液溫度最低為50℃。值得注意的是，離子交換樹(shù)脂在離子交換樹(shù)脂處理技術(shù)的不斷應(yīng)用中均會(huì)出現(xiàn)交換容量有所下降情況，這種情況下重金屬工業(yè)廢水的處理中較為明顯，這是由于離子交換樹(shù)脂中會(huì)漸漸累積某些在再生中不易洗脫的高價(jià)離子，工作容量便會(huì)由此降低，因此必須對(duì)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行活化處理，該處理可將受到污染的離子交換樹(shù)脂恢復(fù)至原來(lái)容量，上文中也涉及了活化相關(guān)內(nèi)容，一般情況下經(jīng)過(guò)活化的離子交換樹(shù)脂顏色、工作容量均會(huì)恢復(fù)至原有狀態(tài)。

4 結(jié)論

綜上所述，離子交換樹(shù)脂處理技術(shù)能夠較好服務(wù)于重金屬污染控制，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的離子交換樹(shù)脂預(yù)處理、影響離子交換的因素、重金屬離子的選擇性去除、再生與活化等內(nèi)容，則全方位展示了該技術(shù)在重金屬工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用，而為了更好發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，樹(shù)脂用量、內(nèi)部溶液濃度、pH值的合理控制同樣需要得到重視。