离子交换-螯合技术深度处理重金属废水

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1、离子交换－螯合技术深度处理重金属废水陈俊彬，瞿俊雄，童叶翔（中山大学化学与化学工程学院，分析科学研究所，广州　510275）摘要　本文以铜（包括自由铜离子和CuEDTA）作为重金属的代表，二甲基二硫代氨基甲酸钠（SDD）作为重金属沉淀剂的代表，研究使用强碱性阴离子交换树脂X231同时处理经SDD处理后的废水中过量重金属沉淀剂以及残留的CuEDTA，从而使得经处理后的废水达到排放标准和深度处理的可行性。本文采用静态离子交换－螯合技术和动态离子交换－螯合技术两种实验方法处理CuEDTA废水，进行了大量实验研究。通过交换等温线测定、溶出实验，X231树脂对SDD的

2、动态吸附研究、X231树脂对SDD以及CuEDTA的二次吸附研究等系列实验，经过处理后，流出液浓度符合国家环保局所规定的排放标准，而且使用后的树脂可以多次重复使用。【关键词】离子交换强碱性阴离子交换树脂重金属废水SDDCuEDTA301前言由于实际工业废水中含有大量络合重金属，而且重金属离子的浓度不是恒定的，会在以一定范围内波动，因此，很难做到每次往废水中投放刚好适量的沉淀剂，足以沉淀所有重金属离子。使用化学沉淀法处理重金属废水的工艺中，为了达到重金属的最佳沉淀效果，一般要往废水中投放过量重金属沉淀剂，以保证废水中重金属的完全沉淀。此时溶液中残余的沉淀剂则通

3、过添加铁盐进行凝结/絮凝。然而使用这种方法会产生大量铁的底泥，而且造成沉淀剂的浪费。考虑到在我国综合废水排放标准中规定的排pH范围（pH＝6～9）内，工业常用的二甲基二硫代氨基甲酸钠（SDD）以及典型络合物CuEDTA均带有负电荷，因此可以通过使用阴离子交换树脂（R+Cl-）对过量的SDD以及残余CuEDTA进行离子交换，其交换反应如下：nR+Cl-+Mn-→(R+)nMn-+nCl-（Ⅰ）式中Mn-代表带负电荷的SDD以及CuEDTA。由于交换到树脂上的SDD以及CuEDTA还能分别与CuEDTA以及SDD进行螯合反应，进行第二次交换，即能起到相当于螯合树

4、脂的作用而从溶液中去除和延长树脂寿命的作用，同时节省成本，不会造成沉淀剂的浪费。我们把这种对重金属废水的处理方法称为重金属废水处理离子交换－螯合深度处理技术。尽管使用合适的螯合树脂也能够实现对络合重金属的处理。但是由于螯合树脂不能通过有机物浸出实验，会对环境造成二次污染，因此使用螯合树脂处理络合重金属离子有一定局限性。另外使用螯合树脂处理重金属废水还要考虑成本问题，通常螯合树脂的价格大约为60，000元/吨，而常用的重金属沉淀剂加上离子交换树脂的价格约为10，000～20，000元/吨。相比之下，使用重金属沉淀剂与离子交换树脂结合处理络合重金属废水无论从成本

5、上考虑抑或从使用效果上考虑，均优于螯合树脂。由于在电镀、印染、微电子电路以及冶炼工业中会排出大量含铜废水[1-4]，因此，在本文研究中，选取了铜（包括自由铜离子和CuEDTA）作为重金属的代表，SDD作为重金属沉淀剂的代表，研究使用阴离子交换树脂X231同时处理溶液中过量的SDD和剩余CuEDTA，并将其应用于化学沉淀法处理重金属废水的后续处理手段，从而使得经处理后的废水达到排放标准和深度处理的可行性。302实验2.1实验试剂与仪器实验仪器：DKZ系列电热恒温振荡水槽、原子吸收分光光度计、分光光度计、精密pH计、超声振荡仪、分析天平和玻璃仪器。主要试剂：阴离

6、子交换树脂X231、重金属沉淀剂SDD、硫酸铜（CuSO4•5H2O）、乙二胺四乙酸二钠（Na2EDTA•2H2O）、四氯化碳、氨水、氯化铵、硫酸、氢氧化钠和1.000g/L铜标准储备溶液。2.2测试方法（1）二甲基二硫代氨基甲酸钠（SDD）含量测定配制不同浓度SDD溶液，取50mL于250mL分液漏斗中，加入5mL浓度为50.00mg/L的铜标准溶液，5mL氯化铵－氢氧化铵缓冲液，摇匀，静置5min。准确加入5mL四氯化碳，用力震荡2min。以四氯化碳为参比，取下层有机相测定吸光度，绘制标准曲线。标准曲线为，y=9.459*x+0.0960，相关系数为0.

7、9966。(2)溶液中铜离子含量测定使用火焰原子吸收法测定溶液中铜离子含量。2.3静态离子交换－螯合技术处理CuEDTA废水(1)交换等温线测定阴离子交换树脂交换SDD的交换等温线测定：称取0.2g树脂分别加入50mL不同浓度的SDD溶液中，在水浴摇床中震摇0.5h，测定溶液中剩余SDD浓度。饱和交换SDD后阴离子交换树脂交换CuEDTA的交换等温线测定：把0.2g饱和交换SDD的阴离子交换树脂分别加入50mL不同浓度的CuEDTA溶液中，在水浴摇床中震摇0.5h，测定溶液中剩余Cu浓度以及溶液浊度。阴离子交换树脂交换CuEDTA的交换等温线测定：称取0.2

8、g树脂分别加入50mL不同浓度的CuEDTA溶液中，