_螯合树脂在处理废水中的应用

鳌合树脂在处理废水中的应用杨启文湖北省环境保护研究所近几年来,国内外对鳌合树脂在处理废水中的应用已引起了人们的重视。它能将排水中的微量重金属选择性的吸附以除去之,因而它对防止重金属的污染起着重要的作用。现已在各种工厂废水,大学、研究所废水,垃圾焚烧场和填埋废水以及医院废水等重金属的处理和回收方面得到了较为广泛的应用。目前对含重金属废水处理的方法有二`〕:1)以不溶性重金属盐和氢氧化物沉淀法;2)蒸发浓缩法.;3)吸附剂吸收除去法;4)膜分离法;5)溶剂萃取法;6)电化学电极析出法等。本文主要论述赘合树脂吸附法,它能将排水中的特定重金属离子选择性的吸附且分离,回收重金属的纯度达9肠以上,易于再利用。而迄今广泛使用的离子交换法处理排水中的重金属离子,虽然能分离、回收再利用,但该方法对重金属选择性低,对混入夹杂离子的分离效果不佳。此外,鳌合树脂不仅用于排水中含重金属污染物的处理,而且还用于含氟废水,含磷酸废水,含砷废水以及有害气体和细菌等其他公害的处理。鳌合树脂的最大特点是,对重金属离子具有选择性的吸附,比离子交换树脂每单位重量的吸附容量小。由于树脂价格稍高,故在目前推广应用方面还受到一定的限制。我国已在铜系元素以及重轻希土元素分离、纯化方面应用较为广泛。鳌合树脂的结构、种类及反应机理〔2〕鳌合树脂系吸附剂,在大孔网状结构的树脂内具有与金属形成鳌合物的官能团,它对特定的重金属离子能选择性的吸附。该重金属离子吸附性能主要由赘合官能团的种类,比表面积即树脂粒子大小的分布,耐水耐试剂性,重金属溶解的溶剂性质及种类而定。鳌合树脂按照形成骨架的高分子物质和鳌合官能团的种类有若干种,如:厉型、双酮型、磷酸型、亚胺二乙酸型、聚酸胺型、二苯硫卡贝松型、硫经型、硫脉型、双硫脉酸型和硝基腐植酸型等。对于市售的鳌合树脂的官能团如表1所示。市售玻合树脂的官能团重金属吸附用的鳌合树脂汞吸附用的鳌合树脂一N<吕跳二吕吕吕畏亚胺二乙酸型一N<吕鸽:二吕瓷轰吕吕督亚胺二丙酸型,S一NH一C`二硫氨基甲酸\SH>N一CHZ一CHZ一COOH亚胺丙酸型一NH一(CHZ一CH广NH)厂H聚胺型一SH硫经型一NH一C一NH:硫脉型llS而在形成骨架的树脂中,有(苯)酚型、硝基腐植酸型、聚苯乙烯型、胺型、环氧型和丙烯酸型。例如:亚胺二乙酸型鳌合树脂由(I)式变(l)式,而R是树脂的母体,其反应如下:。_、:/1、一一4、、、cH,一c了\CHZ一c<(I)ONa,、;2+了~、、T_门~挥l—一、.声1、a,O户u户Z、J11,we、“、,~、J一~~弓、n二/_、;/I、—l、、—一-洲上二、CHZ一C丽(E)O+ZNa+一(i)O这种鳌合树脂能将排水中重金属离子与其官育郎1强力鳌合而有效的除去之。具有鳌合形成基的鳌合高分子从其高分子母体的化学结构而论又可分为两类:线状和三元鳌合高分子。线状鳌合高分子是水溶性的,三元赘合高分子是不溶性的。一般来重金属废水处理的方框图。废水种类处理方法说,三元鳌合高分子称为鳌合树脂;线状赘合高分子称为高分于鳌合剂。近年来,国外对鳌合树脂液体化进行了大量地研究二“」。水溶性高分子鳌合剂即高分子重金属收集剂与水中重金属离子反应形成不溶性的鳌合络合物。对鳌合形成基来说,如胺基酸基、双硫脉酸基等与赘合树脂一样。在废水处理中使用强鳌合剂二乙基二硫脉酸钠(DDTC)作为金属的收集剂,但存在着添加量多,运转费用高等问题。采用高分子重金属收集剂(含硫和氮鳌合形成基的高分子化合物)的洗尘器与废水中的汞、锌、铜、铁、镍等金属离子反应,其残液中上述金属离子的含量均低于0.IPPM,达到排放标准。含汞废水处理的应用通常,处理重金属用的赘合树脂应用于非铁金属制造厂、电镀厂、金属表面处理厂、电池厂、颜料、涂料厂、纤维厂和化工厂等。下图表示含重金属废水处理的方框图。酸、碱、一般重金属废水六价铬废水———氰废水—一一——还原处理一止一氧化分解处理中和凝聚祝淀一过滤一调节pH一鳌合树脂_!无机汞废水———硫化氢沉淀处理-有机汞废水——氧化分解-一一对于处理含汞废水的鳌合树脂有两种类型:硫脉型和双硫脉型。硫脉型树脂是将硫脉(NHZ一CS一NH:)以含在甲醛或乙酸醛中的醛为交联性物质缩合而成。树脂的形状都是球形的,色相为红黑色、黑褐色、茶褐色等;表观比重约为1.1一1.2;树脂的母体多为酚型;pH适于弱酸性,粒度范围为10一48目,粒度小的交换容量大。例如,处理电池厂含汞废水,由于该废一二硅藻土过滤—调节pH—鳌合树脂水中是否含有锌和有机物,因此首先中和凝聚沉淀,将锌沉降分离后,上澄清液用加压过滤机过滤,然后汞通过鳌合树脂塔:以LV(线速度)为5米/小时,SV(循环速变)为5/小时能将原水浓度0.1一0.3毫克米/升降低到0.5微克/升以下。对于处理含汞废水的鳌合树脂具有如下特