离子交换法以及应用

离子交换法以及应用 含氰废水处理以及废水中金属的提取小组成员:范镜敏 ,高 永国,陈神伟 鸣谢: HX 工 作 室 (幻 夕 ) 一 离子交换法简介 二 离子交换法在废水处理中的应用三 离子交换技术的发展方向和前景 一 离子交换法简介 一 离子交换法简介 70 年代中后期 ，“闭路循环工序化”发展,即逆流漂洗-离子交换-蒸发浓缩的组合工艺 到了20 世纪80 年代, 国内也出现了类似工艺 ，我国树脂法处理含铬废水始于20 世纪70 年代。 1974 年, 大孔苯乙烯叔胺型弱碱性阴离子交换树脂研制成功, 被当时认为是电镀含铬废水处理技术的一大突破。 工业上采用离子交换树脂处理含锌废水也比较成熟 离子交换树脂处理贵金属废水的经济效益显著，国内已有厂家成功地用“丙酮-盐酸-水”混合液进行树脂洗脱并回收金 离子交换法 离子交换法是利用离子交换剂和溶液中的离子发生交换反应进行分离的方法,主要以离子交换树脂为载体的 .离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高分子化合物，它由不溶性的三维空间网状骨架、连接在骨架上的功能基团和功能基团上带有相反电荷的可交换离子三部分构成。 苯乙烯系阳离子交换树脂 阴离子交换树脂 阳离子交换树脂 交换树脂溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换 ,阳离子交换树脂大都含有磺酸基（SO3H）、羧基（COOH）或苯酚基（C6H4OH）等酸性基团，其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。比如: 2RSO3H + Ca2+ = (RSO3)2Ca + 2H+ 而阴离子交换树脂一般含有季胺基N（CH3）3OH、胺基（NH2）或亚胺基（NRH）等碱性基团。它们在水中能生成OH-离子，可与各种阴离子交换，比如： RN（CH 3）3OH + Cl- = RN（CH3）3Cl + OH- 树脂再生 由于离子交换作用是可逆的，因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤，可恢复到原状态而重复使用，此过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等淋洗；阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理而再生。 以上即为离子交换树脂概况及离子交换法的基本作用原理 二 离子交换法在废水处理中的应用 二 离子交换法在废水处理中的应用 离子交换树脂法具有交换、选择、吸附和催化等功能。近年来，使离子交换树脂在废水处理领域的应用不断扩大，越来越显示出它的优越性。应用离子交换树脂进行工业废水处理，不仅树脂可以再生，而且操作简单、工艺条件成熟、流程短，目前在废水处理方面得到了大量应用。 1.含氰废水的处理氰化水中多种金属氰化络合物对阴离子交换树脂有很强的亲和力 ,用 ROH 代表处理的阴离子交换树脂 交换反应过程如下： ROH + CN- RCN + OH- 2ROH + Zn(CN)42-R2Zn(CN)4 + 2OH- 2ROH + Cu(CN)32-R2Cu(CN)3 + 2OH- 4ROH + Fe(CN)64-R4Fe(CN)6 + 4OH- 处理流程如下： Pb(CN)42-、 Ni(CN)42-、 Au(CN)2-、 Ag(CN)2-等吸附与上述类似。在强碱性阴离子交换树脂上,含氰废水中几种阴离子的吸附能力为：Zn(CN)42- Cu(CN)32-SCN-CN-SO42- 再选取合适的酸度和解吸剂，将其分别解吸，就可达到回收的目的，大大降低含氰废水的危害。 2.废水中金属的提取 金属加工工业方面有3个优点，第一，可回收金属；第二，所用设备不大，可大大地减少废物体积；第三，回收的水可再利用。 以电镀业中漂洗槽产生的镀铜废水为例 : 镀铜废水,其中主要含Cu(NH3)42+络合离子，呈强碱性 ,须在酸性条件下使其转化为铜离子，才可被阳柱交换。在PH=45时，发生反应 .RCOOH + Cu2+ + NH3 + NH4OH = (RCOO)2Cu + 2H+ +NH3 + NH4OH 由于EDTA体系镀铜已成为取代剧毒的氰化镀铜及焦磷酸盐镀铜的新工艺 ,带来大量的Cu-EDTA络合废水,废水再经阴离子交换树脂，发生以下反应： 4RCl + Y4- R4Y + 4Cl- 3RCl + HY 3- R3HY +3Cl- 2RCl +CuY2- R2CuY + 2Cl- 2R2CuY + Y4- R4Y + 2CuY2- 3R2CuY + 2HY3- 2R3HY + 3CuY2- 再通过10%的NaCl再生，即可实现Cu和游离EDTA的富集分离。 流程图 ,可如下表示: 另一个应用实例:汽车触媒中常含有数量不等的贵金属,主要是Pt. Pd和Rh。 三 离子交换技术的发展方向和前景 离子交换法在废水处理中的广泛应用体现了其独特的优点 ,但也暴露了它的不足之处 .一次投资高，操作要求严管理必须跟得上有的还存在再生废水问题、树脂中毒和老化问题等但是应当说，有的问题已有相应的解决办法例如: 排水有机物和氨氮的含量,必须经过深度处理，可用活性碳吸附大部分有机物和氨氮中的大部分有机胺，再用大孔离子交换树脂吸附剩余有机物和氨氮中的剩余有机胺和无机胺是切实可行的办法 从目前掌握的离子交换法应用的实践以及当前技术发展考虑，离子交换树脂法处理废水的发展方向在于 :选择并开发具有高选择性、易于解吸、耐磨率高、不易污染的新型功能树脂或复合树脂 在选择离子交换树脂时，应考虑各种树脂的优点及适用范围，必要时采用几种树脂的组合处理 开发智能化的集成设备以控制离子交换树脂法的吸附、解吸及再生过程 我国采用离子交换树脂法处理含氰废水在工业应用方面做得还不够，如何完善该方法的工艺，使其达到工业应用的水平，是科技工作者亟待解决的问题。 Thank you !