離子交換樹脂對印染廢水的處理研究

【摘要】我國是紡織印染的第一大國，而紡織印染行業又是工業廢水排放的大戶，約占整個工業廢水排放量的35%，由此而造成的生態破壞及經濟損失是不可估量的，因而要實現印染行業的可持續發展，必須首先解決印染行業的污染問題。基于此本文以離子交換樹脂為依托，研究了該技術在印染廢水處理中的應用。

【關鍵詞】離子交換樹脂；印染廢水；處理

印染廢水具有水量大、有機污染物含量高、堿性大、水質變化大等特點，屬難處理的工業廢水之一，廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、酸堿、纖維雜質、砂類物質、無機鹽等，COD高，可生化性差，其中的染料、油劑等有色的帶苯環的物質比較難處理，目前普遍采用生物二級處理方法對其進行處理。

離子交換樹脂是一種具有交聯聚合物結構、含有離子交換基團的多孔性固體高分子物質。近年來，離子交換樹脂被廣泛用于含金屬廢水及高濃度有機廢水處理領域，具有吸附容量大、選擇性強、易再生、抗污染性強、占地面積小、投資少、運行費用低等優點。

本文用離子交換樹脂對印染廢水進行動態吸附與解析，研究該類樹脂對難生化印染廢水的處理效果，并確定了該樹脂處理印染廢水的最佳工藝條件，為其工程化可行性奠定基礎。

1、實驗部分

1.1 儀器與試劑。高效液相色譜儀，酸度計，取樣瓶，溫度計；HT-P型離子交換樹脂（河北惠潔科技有限公司），無水乙醇，1%的鹽酸，純水，印染廢水（石家莊某印染廠）。

1.2 實驗方法。色度測定：稀釋倍數法；pH測定：玻璃電極法；COD測定：重鉻酸鉀法；目標污染物的測定：高效液相色譜法。

1.3 實驗步驟。印染廢水呈灰黑色，pH為6.56，COD含量1769mg/L，主要成分是分散藍2BIN、分散紅3B、分散黃EGL、直接黑D-R5N、直接棕D-RS、直接藍D-3GL、高溫勻染劑、元明粉、螯合分散劑。

1.3.1 樹脂預處理。取600mL的HT-P型離子交換吸附樹脂倒入2L燒杯中，加入2倍樹脂體積（2BV）的水反洗樹脂，使樹脂層松散，去除樹脂中的細微粉末及機械雜質，排水后再加入2BV乙醇浸泡24h，去除樹脂孔內部殘存的未聚合單體、致孔劑、引發劑、分散劑、防腐劑等有機殘留物。

浸泡后樹脂濕法裝柱，上下顛倒樹脂柱排空氣泡。

向樹脂柱中加入2BV的乙醇，醇洗至流出液加水后無白色渾濁物，然后再水洗至流出液無醇味，乙醇和水的流速為0.5BV/h，保證液位高于樹脂面2cm，以免因加液對樹脂表層造成擾動，最后用水浸泡樹脂柱備用，避免樹脂干燥縮孔。

1.3.2 動態吸附與脫附。動態吸附：取印染廢水加入備用樹脂柱中，流速為1BV/h，吸附過程保證液位至少高于樹脂頂層2cm，收集樹脂流出液，觀察樹脂柱中樹脂顏色的變化，分段對流出液取樣，直至吸附飽和，測定樣品中各染料成分的濃度，做吸附穿透曲線并計算動態吸附量。

脫附：取2BV的V（2mol/LNaOH）：V（乙醇）=1：1的脫附劑加入上述吸附飽和的樹脂柱中，流速為1BV/h，吸附過程保證液位至少高于樹脂頂層2cm，分段收集流出液，流出液無色時停止脫附，并測定濃脫附液中目標染料成分的濃度，作脫附曲線并計算脫附率。

2、結果與討論

2.1 吸附率的影響因素

2.1.1 污染物濃度的影響。采用離子交換法處理廢水時必須考慮樹脂的選擇性。樹脂對各種離子的交換能力是不同的。交換能力的大小主要取決于各種離子對該種樹脂親和力的大小，在常溫下，低濃度時，各種樹脂對各種離子親和力的大小可歸納如下幾個規律。

（1）強酸陽離子交換樹脂。

（2）弱酸陽離子交換樹脂。

（3）強堿陰離子交換樹脂。

（4）弱堿陰離子交換樹脂。

在高溫高濃度時，處于順序后列的離子可以取代位于順序前列的離子，這是樹脂再生的依據之一。

2.1.2 pH值的影響。離子交換樹脂是由網狀結構的高分子固體附在母體上的許多活性基團構成的不溶性高分子電解質。強酸和強堿樹脂活性基團的電解能力很強，交換能力基本上與pH值無關，但弱酸樹脂在低pH值時不電離或部分電離，因此在堿性條件下，才能得到較大的交換能力，而弱堿性樹脂在酸性溶液中才能得到較大的交換能力。螯合樹脂對金屬的結合力與pH值有很大關系，對每種金屬都有適宜的pH值。

2.2 脫附率的影響因素

2.2.1 溫度的影響。在室溫、吸附流速為1BV/h的條件下，用3%的稀氫氧化鈉溶液為脫附劑，用量為1.2BV；后以3BV水清洗，脫附流速為1BV/h，對實際母液吸附后飽和的樹脂進行脫附。從結果總可以看出溫度高有利于脫附，因為脫附是吸附的逆過程，溫度升高削弱了吸附作用力，還有利于吸附質分子自樹脂孔道內至脫附劑中的擴散和溶解過程。40℃時脫附率偏低，率偏低，50℃、60℃時脫附率較高，但是如果選用60℃，那么實際能耗較高，綜合考慮各方面的原因，確定選用50℃作為脫附溫度。

2.2.2 流速的影響。用3%的稀氫氧化鈉溶液為脫附劑，脫附溫度為50℃，用量為1.2 BV，后以3 BV水清洗，對實際母液吸附后飽和的樹脂進行脫附，由脫附曲線計算出脫附率。從計算結果可看出，流速低時脫附率更高，因為流速低使吸附質在脫附劑中的擴散和溶解過程延長，脫附更充分。

3、結論

通過本次試驗得出以下分析：

印染廢水經樹脂吸附，一次吸附后，廢水顏色由灰黑色變為淺黃色，染料被樹脂吸附。

將一次吸附的水樣，繼續通過樹脂進行二次吸附處理，吸附后水樣變為無色，染料成分徹底被樹脂吸附。

經樹脂吸附后無色水中COD含量明顯降低，達到進生化池的標準（COD<500mg/L）。

樹脂中的染料成分經乙醇解吸后，可收集到濃度較大的染料溶液，再經后續處理后，可回用到生產工藝中。

參考文獻：

[1]張莉莉，李順濤.幾種廉價脫色材料在印染廢水中的應用[J].化纖與紡織技術，2008（4）：34-37.