CH-90交换树脂对废水中Co2+ 丶Mn2+的去除

石油化工高等学校学报第30卷第5期石油化工高等学校学报Vol.30No.52017年10月JOURNALOFPETROCHEMICALUNIVERSITIESOct.2017石油化工高等学校学报重金属离子浓度为痕量条件下,受到操作成本及去除效率的局限[12-13]。用离子交换树脂吸附去除废水中的重金属离子是一种新型的方法[14],核心思想为把离子交换树脂微球投入到重金属离子废水中,然后利用机械分离技术对吸附后的微球进行分离去除[15]。该技术的关键是发展高性能离子交换树脂球。本文主要研究CH-90阳离子交换树脂对PTA废水中Co2+、Mn2+的吸附性能,考察废水pH、CH-90树脂的质量浓度、吸附时间等参数对吸附性能的影响,并研究脱附条件与重复使用效率。1实验部分1.1试剂及仪器试剂:CH-90阳离子交换树脂(科海思北京科技有限公司);六水合氯化钴、六水合氯化锰、盐酸、氢氧化钠、无水乙醇(AR,国药集团试剂有限公司)。仪器:Agilent725ES型全谱直读等离子体发射光谱(Agilent公司);AB204-N型电子天平(上海梅特勒-托利多有限公司);真空干燥箱(上海华连医疗器械有限公司);DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器(上海远怀化工科技有限公司);AB204-N型精密酸度计(赛多利斯科学仪器公司)。1.2吸附实验1.2.1pH影响分别配置6组体积为100mL初始质量浓度为80mg/L的氯化钴、氯化锰溶液,加入到150mL锥形瓶中,然后每组分别加入0.2gCH-90树脂,调节pH从1到6,温度控制在25℃,反应时间24h,最后取样,离心,检测残余金属溶液质量浓度。1.2.2CH-90树脂质量浓度的影响按上述方法分别配置氯化钴和氯化锰溶液8组,每组分别加入CH-90树脂0.02、0.05、0.10、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00g,温度控制在25℃,pH调节至3.5,反应时间24h,最后取样,离心,检测残余金属溶液浓度。1.2.3吸附动力学按上述方法分别配置氯化钴和氯化锰溶液一组,每组加入0.2gCH-90树脂,温度控制在25℃,pH调节至3.5,然后按时间间隔取样,离心,检测残余金属溶液浓度,金属离子吸附量qt和去除率R计算公式见式(1)、(2):qt=(ρ0-ρt)Vm(1)R=(ρ0-ρt)ρ0×100%(2)其中,qt为金属离子吸附量,mg/g;ρ0为Co2+、Mn2+溶液的初始质量浓度,mg/L;ρt为Co2+、Mn2+溶液的平衡质量浓度,mg/L;V为溶液的体积,L;m为CH-90树脂的质量,g;R为金属离子去除率。2结果与讨论2.1模拟废水2.1.1酸性溶液pH的影响图1为pH对CH-90树脂吸附Co2+、Mn2+性能的影响。Co2+、Mn2+的初始质量浓度为80mg/L,CH-90树脂质量浓度为2.0g/L,搅拌时间为12h。由图1可见,当pH很低时,吸附剂对金属离子的吸附效果很差,当pH为1时,基本不吸附。因为溶液中H+浓度大,它与Co2+、Mn2+产生竞争作用,争夺在吸附剂上的活性位点,使CH-90树脂对Co2+、Mn2+的吸附作用减弱[16]。对于Co2+,pH为3.5时吸附效果最好,而pH为4时对Mn2+的吸附效果最好,后续实验pH都取3.5。图1pH对CH-90树脂吸附Co2+、Mn2+的影响Fig.1TheeffectofpHvalueontheadsorptionofCo2+,Mn2+withCH-90resininsimulatedwastewater2.1.2CH-90质量浓度的影响图2是在不同质量浓度下的CH-90树脂对Co2+、Mn2+的吸附曲线。Co2+、Mn2+的初始质量浓度为80mg/L,pH为3.5,搅拌时间为12h。图2CH-90树脂质量浓度对吸附Co2+、Mn2+的影响Fig.2TheeffectofresindosageontheadsorptionofCo2+,Mn2+insimulatedwastewater由图2可知,当CH-90质量浓度从0.2g/L增2石油化工高等学校学报第30卷石油化工高等学校学报加到2.0g/L时,吸附剂对Co2+、Mn2+吸附效果不断增加,因为随着投料量的增加,树脂吸附位点增多,有利于吸附。但再增加树脂的质量时吸附效果并不明显,取2.0g/L进行后续研究。2.1.3吸附时间的影响Co2+、Mn2+的初始质量浓度为80mg/L,pH为3.5,CH-90树脂质量浓度为2.0g/L,考察反应时间对吸附的影响,结果见图3。图3显示,60min内曲线很陡峭,Co2+、Mn2+的去除率最高达到80%以上;在60min以后,曲线慢慢变平缓,在180min以后达到平衡。说明CH-90树脂对两种金属离子吸附效果很好。图3吸附时间对CH-9