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离子交换法的原理是什么?
离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子之间的离子扩散来实现的。推动离子交换的动力是离子间的浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力,这是离子交换的基本原理。
离子交换剂是实现交换功能的基本物质,根据其材料性质可分为无机离子交换剂和有机离子交换剂,又可分为天然离子交换剂和人工离子交换剂。天然离子交换剂有粘土、沸石、褐煤等,人工合成天然离子交换剂有凝胶树脂、大孔树脂、吸附树脂、氧化还原树脂、螯合树脂等。按其交换能力又可分为强碱性树脂、弱碱性树脂、强酸性树脂、弱酸性树脂等多种类型。离子交换树脂实际上是由网状结构的高分子固体与附着在母体上的许多活性基团构成的不溶性高分子电解质。
离子交换法处理镀铬废水要点:
1.除铬阴柱设计数据
1)树脂饱和工作交换容量:大孔型弱碱性阴树脂为60-70gCr6+/L;凝胶型强碱性阴树脂为40-45gCr6+/L.
2)树脂层高度应为0.6-1.0m.
3)流速不宜大于20m/h.4)树脂饱和工作周期:废水中Cr6+含量为200-100mg/L时,饱和工作周期宜为36h;废水中Cr6+含量为100-50mg/L时,饱和工作周期宜为36-48h;废水中Cr6+含量小于50mg/L时,饱和工作周期由计算确定。
2.除铬阴柱和除酸阴柱的再生和淋洗
1)再生液浓度:采用大孔型弱碱阴离子交换树脂时宜为2.0-3.5mol/L;采用凝胶型弱碱性阴离子交换树脂时宜为2.5-3.0mol/L.
2)再生液用量宜为树脂体积2倍,先用0.5-1.0倍上周期后期的再生洗脱液,再用1.0-1.5倍的新配再生液。
3)再生液流速宜为0.6-1.0m/h.
4)淋洗水量:采用大孔型弱碱阴树脂时宜为树脂体积的6-9倍,采用凝胶型弱碱性阴树脂时宜为树脂体积的4-5倍。
5)淋洗终点pH应为8-10.
6)反冲时树脂层膨胀率宜为50%.
3.酸性阳柱
1)强酸性阳树脂的工作交换容量可采用60-65g(CaCO3表示)/L;
2)交换终点出水pH值为3.0-3.5;
3)再生和淋洗要求再生液浓度为1.5-2.0mol/L;再生液用量为树脂体积的2倍;再生液流速为1.2-4.0m/h;淋洗水量为树脂体积的4-5倍;淋洗终点pH值为2-3;反冲时树脂层膨胀率为30%-50%.
4.脱钠阳柱的再生和淋洗
1)再生液浓度为1.0-1.5mol/L;
2)再生液用量为树脂体积的2倍;
3)再生液流速为1.2-4.0m/h;
4)淋洗水量为树脂体积的10倍。
5.钝化含铬清洗废水处理
1)进入酸性阳柱前废水的pH值宜大于4;
2)酸性阳柱和除酸阴柱的数值用量均为除铬阴柱树脂用量的2倍;
3)酸性阳柱的交换终点按出水pH值3.0-3.5和除酸阴柱出水电阻率≤2×104Ω·cm来控制;
4)酸性阳柱的再生液浓度为2-3mol/L.
离子交换法处理含铬废水交换反应
任何离子交换反应都有三个特征:
①和其他化学反应一样服从当量定律,即以等当量进行交换;
②是一种可逆反应,遵循质量作用定律;
③交换剂具有选择性。交换剂上的交换离子先和交换势大的离子交换。
在常温和低浓度时,阳离子价数愈高,交换势愈大;同价离子则原子序数愈大,交换势愈大。
离子交换法处理含铬废水实验步骤:
该实验分为交换,反冲洗、再生、清洗四个过程。
一、交换过程:
①打开阳离子交换柱(简称“阳柱”) . 上部的排气管帽、进水阀门;
②启动废水泵,缓慢开启流量计阀门,调整流量为5 I/h;
③当阳柱内水充满后,盖上排气管帽,同时打开连结阴离子交换柱(简称“阴柱”)的通水阀门,去掉阴柱上部的排气管帽;
④当阴柱内充满水后,盖上排气管帽,同时旋启阴柱下部出水管夹;
⑤注意调整废水处理实验系统平衡,控制进出废水量,观察压力表,实验系统稳定运行后,每间隔5分钟取一次阴柱出水水样约100mL,取水样的同时,测试阳柱和阴柱出水的pH;
⑥交换过程结束,需关闭所用阀门。
二、反冲洗过程: .
①将自来水软管连结交换过程的进水管咀,开启排废再生液阀门;
②反冲洗阳树脂,接通清水泵电源,缓慢开启流量计阀门,调整流量为5 |/h;
③观察阳柱内冲洗树脂及排气的现象,5分钟后结束该过程;
④反冲洗阴树脂,将自来水软管连结碱溶液流量计进水管咀,开启排废再生液阀门;
⑤缓慢开启流量计阀门,调整流量为5 Ih;
⑥观察阴柱内冲洗树脂的现象,10分钟后反冲洗完毕。
三、再生过程:
①将HCL槽水泵软管连结阳柱前流量计进口管咀
②逆流再生阳树脂,开启阳柱下端进再生液(HCL)阀门,上端排废液阀门。
③接通酸溶液水泵电源,缓慢开启流量计阀门调整流量为3 /h.
④将NaOH槽水泵软管连结阴柱前流量计进口管阻
⑤逆流再生阴树脂,开启阴柱下端进再生液(NaOH)阀门,. 上端排废液阀门。
⑥接通碱溶液水泵电源,缓慢开启流量计阀门调整流量为3 /h。
⑦再生阳、阴树脂,稳定运行15分钟,结束该实验过程。
四、清洗过程:
①将HCL槽水泵软管连结阳柱前流量计进口管咀
②逆流再生阳树脂,开启阳柱下端进再生液(HCL)阀门,.上端排废液阀门。
③接通酸溶液水泵电源,缓慢开启流量计阀门调整流量为3 /h.
④将NaOH槽水泵软管连结阴柱前流量计进口管阻
⑤逆流再生阴树脂,开启阴柱下端进再生液(NaOH)阀门,上端排废液阀门。
⑥接通碱溶液水泵电源,缓慢开启流量计阀门调整流量为3 /h。
⑦再生阳、阴树脂,稳定运行15分钟,结束该实验过程。
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