论文摘要
电镀、化工、冶金等行业向环境中排放了大量的重金属废水,与有机污染物不同,重金属离子不能被降解,只能在自然界中以不同的价态迁移转化,并可通过食物链富集浓缩,给人体健康和生态安全带来了极大风险。随着社会、经济的发展,含重金属废水的排放标准不断提高。化学沉淀、膜滤、电化学、离子交换等技术已经应用于重金属废水治理的研究,其中,离子交换技术出水水质优良,尤其适合于低浓度重金属废水的处理。传统离子交换树脂的颗粒在0.3-1.2mm,一般用于固定床工艺,处理水量受限于床体积和过水阻力,存在投资大、运行费用高的缺陷。由澳大利亚Orica公司开发的粉末磁性离子交换树脂（MIEX（?））,具有粒径小（为传统树脂粒径的1/5～1/2）、传质速率快、沉降性能优异的特点,可用于全混式的工艺操作,投资及运行费用低,可以克服固定床树脂的缺点,特别适用于大水流操作。近期,相关的MIEX-Na磁性弱酸树脂也有文献报道。基于上述背景,本研究开发了一种新型磁性阳离子弱酸树脂NDMC。选用丙烯酸甲酯为单体,二乙烯苯为交联剂,并通过对γ-Fe2O3表面进行偶联剂包裹,经悬浮聚合法合成了磁性聚合物微球,水解后得到了成品NDMC树脂,粒径在80～150μm,磁分离性能良好。通过控制树脂合成配方,制得三个系列不同交联度、致孔剂、磁粉含量的NDMC树脂,采用单因素分析法考察交联度、致孔剂、磁粉含量对树脂性能的影响。化学分析结果显示,树脂重量交换量与交联度、磁粉含量负相关,与致孔剂含量正相关。对Cu2+、Ni2+吸附试验结果表明,三者均影响NDMC的吸附动力学、吸附热力学性能,影响程度按致孔剂、交联度、磁粉含量的顺序递减。交联度的增加降低了树脂的饱和吸附量,并增大了液膜扩散过程阻力；随磁粉含量增高,树脂的平衡吸附量下降,颗粒内扩散过程中的传质阻力增大；致孔剂的加入改善了树脂孔道结构,大幅降低颗粒内传质阻力,并使树脂重量吸附量增大,同时令树脂在较低温度下即可充分发挥离子交换位点的功能,但是过高的致孔剂用量会造成树脂强度下降。综合考虑,选用30%致孔剂用量的树脂作为后续研究对象。NDMC的耐酸性良好,采用pH=2的酸溶液可以达到接近100%的脱附效率,而NaCl溶液的脱附效果较低。吸附-脱附实验显示,10次循环实验后NDMC的吸附量几乎没有改变,具有良好的吸附稳定性。将NDMC树脂应用于电镀废水的深度处理。水质分析结果显示,生物技术后电镀废水中的类溶解性微生物产物大量减少,类腐殖酸类物质增多,且平均分子量下降。影响NDMC去除效果的因素主要有Ca离子浓度、有机物浓度和有机物种类,其中以Ca离子的影响最为显著。通过添加硝酸铜、硝酸镍于生化尾水中,使Cu、i浓度分别为0.5mg/L,0.3mg/L,模拟较差工况生化出水,并用NDMC进行批次处理。结果表明,每处理400BV需进行一次再生,出水水质满足《GB21900-2008电镀污染物排放标准》中表3的排放限值,且5次循环之后,树脂的交换量没有明显改变,说明NDMC在电镀废水深度处理过程具有实际应用价值。
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标签：磁性阳离子弱酸树脂论文; 重金属论文; 电镀论文; 深度处理论文;