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探讨螯合树脂去除丙烯酸丁酯废水中的二价阳离子工艺试验

2014-01-16 11:52
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  丙烯酸丁酯生产废水的COD高达几万甚至十几万mg/L,且水质波动较大,可生化性差,其中污染物以丙烯酸钠、对甲基苯磺酸钠等有机酸盐为主,回收价值大。双极膜电渗析是近年来发展起来的新型膜处理技术,可在不引入新组分的情况下将有机酸盐转化为相应的有机酸和碱。该技术处理高浓度有机酸盐废水不仅可回收有机酸和碱,实现资源化,同时可显著降低废水污染物含量,降低废水处理难度和处理成本。李鑫等的研究结果表明,双极膜电渗析技术可从丙烯酸丁酯废水中回收有机酸和NaOH,有机酸盐转化率达95%以上。

  实际丙烯酸丁酯废水的组成分析表明,该废水中含有Ca2+,Mg2+,Cu2+等二价阳离子,会造成双极膜电渗析膜组件结垢,影响其稳定运行,因此迫切需要开发去除废水中二价阳离子的技术,从而为双极膜电渗析处理丙烯酸丁酯废水的工业化应用奠定基础。

  前期静态实验结果表明,采用氨基膦酸螯合树脂可在高钠条件下实现废水中二价阳离子的有效去除。因此本工作采用动态吸附实验考察了氨基膦酸螯合树脂C-900(简称树脂)对丙烯酸丁酯废水中二价阳离子的去除效果及其影响因素,并采用Thomas模型对吸附数据进行了拟合。

  1、实验部分

  1.1 材料和仪器

  实验用树脂购自西安电力树脂厂,湿含量31%,全交换容量3.02 mmol/g,湿基全交换容量2.07 mmol/g。使用前将树脂用70~80 ℃的热水浸洗,除去树脂中的低聚物、有害离子等杂质。先后用3~4倍树脂体积的质量分数为4%的HCl溶液和NaOH溶液浸泡1.5~2.0 h,再用水冲洗至中性,置于超纯水中备用。

  实验用废水为某石化厂丙烯酸丁酯生产废水。废水pH为5.0~6.0,为避免在吸附过程中树脂或层析柱堵塞,预先调节废水pH为7,再用0.45 μm微孔滤膜过滤后备用。废水中Ca2+,Mg2+,Cu2+质量浓度分别为20~35,5~12,25~40 mg/L。

  AA-6300型原子吸收分光光度计:日本岛津公司;FE20型实验室pH计:瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司;HH-2型数显恒温水浴锅:国华电器有限公司;BT100-1J型蠕动泵:保定兰格恒流泵有限公司;层析柱:φ16 mm×300 mm,北京爱希姆科技发展有限公司。

  1.2 实验方法

  采用湿法将(20.000±0.001)g湿树脂装柱。在一定废水流量(以SV计,1 h内通过树脂床的废水体积与树脂体积之比)和吸附温度下,进行树脂动态吸附实验,并对吸附出水进行分析。

  1.3 分析方法

  采用原子吸收分光光度法测定废水中Ca2+,Mg2+,Cu2+质量浓度。

  2、结果与讨论

  2.1 吸附温度对吸附性能的影响

  吸附温度不仅影响废水的黏滞性及离子的热运动,还会对树脂吸附性能产生影响。在废水流量为30 SV的条件下,吸附温度对出水中Ca2+,Mg2+,Cu2+质量浓度以及3种二价阳离子总质量浓度的影响分别见图1~图4。

 

  由图1~图3可见:当吸附温度为25 ℃时,随出水体积(以BV计,通过树脂床的废水体积与树脂体积之比)的增加,出水中阳离子质量浓度迅速增加;吸附温度为35 ℃和45 ℃时,吸附初始阶段随出水体积的增加,出水中阳离子质量浓度未有增加,出水体积超过150 BV后,出水中阳离子质量浓度逐渐增加。

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