离子交换技术去除锦州自来水硬度的实验研究

2015年8月绦色料技JournalofGreenScienceandTechnology第8期离子交换技术去除锦州自来水硬度的实验研究田嫒嫒，周立岱，于永杰，连伟涛，于豹，刘相帝(辽宁工业大学化学与环境工程学院，辽宁锦州121001)摘要：采用离子交换技术对锦州自来水高硬度进行去除，并使用732、D001和D61三种氢离子交换树脂进行了原水的软化试验，根据其处理能力筛选出了732型树脂为最适用型号。利用静态实验得出732型树脂处理锦州自来水高硬度的最佳吸附条件，同时绘制吸附等温线，判断出吸附既符合Freundlich模型，又符合Langmuir模型。但langmuir相关系数更大。最后利用动态实验得出了锦州自来水硬度达标时的最佳流量，同时计算出了再生后树脂吸附效率可达9O。关键词：硬度；离子交换树脂；软化；吸附等温线；再生中图分类号：X703．1文献标识码：A文章编号：1674—9944(2015)08—0229—041引言离子交换法是利用离子交换剂把水中的离子与离子交换剂中可扩散的离子进行交换作用，使水得到软化的方法。即采用特定的阳离子交换树脂，以钠离子将水中的钙镁离子置换出来，由于钠盐的溶解度很高，所以就避免了随温度的升高而造成水垢生成的情况，而且长期使用后失效的树脂还可以通过再生而重复使用。故此这种方法是目前最常用的、较经济的方法。主要优点是：效果稳定准确，工艺成熟，可以将硬度降至0。所以针对锦州自来水高硬度特性，采用离子交换技术对其进行去除，为了确保在水质达标的同时树脂的使用经济环保，需要对离子交换树脂处理水的最佳吸附条件进行探究。2实验部分2．1树脂预处理树脂使用前，要进行预处理，首先使用饱和食盐水浸泡树脂18～2Oh，而后用蒸馏水洗净，使排出水不带黄色，再用2～4氢氧化钠溶液浸泡2～4h，放尽碱液后，用蒸馏水冲洗至中性，最后用5盐酸溶液浸泡4～8h，放尽酸液，用蒸馏水漂洗至中性后烘干待用。2．2732、D001和1361离子交换树脂处理能力比较2．2．1实验方法根据离子交换理论，用732、D001和D61三种氢离子交换树脂(三树脂均为强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，D61和D001是大孔树脂，732是凝胶树脂)对锦州自来水分别进行处理。首先用EDTA络合滴定法对锦州自来水硬度进行测定，得到原水硬度为367．2。然后取一定体积的锦州自来水于三个烧杯中，分别加入相同质量预处理后的三种树脂，在水温25℃条件下用恒温振荡器振荡(振荡速度40～5Or／rain)，使树脂与水样充分接触，每间隔30min测定水样中的硬度，一直到平衡状态。2．2．2实验数据与分析用732、D001和D61三种氢离子交换树脂对锦州自来水中的钙镁离子进行交换吸附，得到三种树脂对锦州自来水的处理能力如图1。060l20l80240300时间／min图1三种树脂处理能力比较从图1可知，在原水水质、水量相同时，732树脂对锦州自来水中钙镁离子的吸附性能最好，D61次之，D001最差。另外综合考虑经济成本，选择732型树脂作为锦州自来水高硬度去除的离子交换剂最佳。2．3离子交换树脂对锦州自来水硬度去除的静态实验采用经过预处理后阳离子交换树脂对锦州自来水进行静态吸附试验。研究离子交换树脂的投加量、吸附时间对其吸附钙镁的影响。确定树脂静态吸附原水中钙镁的最佳投加量、吸附时间以及根据树脂的吸附等温线判断吸附类型，确定离子交换树脂的静态最大饱和吸附量，为动态实验的进行提供数据基础。2．3．1离子交换树脂对锦州自来水钙镁交换吸附的最佳投加量的确定分别取2000mL锦州自来水水样于5个烧杯中，分别加入3～7g不同质量的离子交换树脂。在25℃条件下恒温振荡4h，分别测定自来水硬度。得到不同质量树脂对锦州自来水硬度去除率如图2。由图2可知，随着离子交换树脂投加量的增加，钙镁去除率逐渐升高。当离子交换树脂质量达到5g收稿日期：2015—06—10作者简介：田嫒嫒(1992一)，女，辽宁北票人，辽宁工业大学化学与环境工程学院学生。2290OOOO00O嚣＼褂题稍田嫒嫒，等：离子交换技术去除锦州自来水硬度的实验研究环境及保护0．35O．300．25200．1S0．1O0．0534567质g图2树脂投加量对交换吸附钙镁的影响时，锦州自来水中钙镁的去除率为34．64。之后随着离子交换树脂质量的增加，原水中钙镁的去除率基本保持不变。因此选定5g为2000mL的最佳投加量。2．3．2离子交换树脂对锦州自来水最佳吸附时间的确定取2000mL锦州自来水水样于烧杯中加入5g离子交换树脂。在25℃条件下恒温振荡每隔一定时间测定自来水硬度，一直到平衡为止。得到树脂对锦州自来水处理不同时间的硬度去除率如图3。擗逝舣图3不同振荡时间对交换吸附钙镁的影响由图3可知，随着振荡时间的增加离子交换树脂去除钙镁