时间：2022-08-18 04:56:11
摘 要：为了研究树脂基氧化锰吸附剂对酸性重金属废水的处理效果，该文选用经锰氧化物负载后形成的复合树脂HMO-001进行动态实验研究，通过动态吸附实验确定了最佳吸附条件：离子交换柱内填40cmHMO-001复合树脂，滤速控制在17.8 m/h左右，进水pH值应控制在6左右，出水可以很好地达到地表水Ⅲ类水体标准。
关键词：树脂基 复合 动态 最佳
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）04（a）-0082-02
基于Donnan膜效应，以D001-大孔阳离子交换树脂为载体，通过原位氧化沉淀反应成功制备了大孔强酸性阳离子树脂基水合氧化锰复合材料HMO-001。通过锰含量分析测定和SEM分析，确定锰成功被负载在树脂D001上，并且在树脂孔道锰氧化物颗粒是均匀分布的，负载成功的水合氧化锰多数是以无定形纳米颗粒形式存在的。对其进行静态吸附效能分析发现其吸附效能非常好，达到了既定处理目标。
1 实验部分
1.1 实验设备
采用北京赛默飞世尔公司成产的金属元素测试仪ICP-AES。
在定制的离子交换柱内进行动态吸附效能实验，主要考察滤速、滤层厚度、进水pH值、进水重金属离子浓度对复合树脂动态吸附效能的影响。
1.2 实验所用树脂
该实验选用D001树脂作为复合材料载体制备树脂基水合氧化锰（HMO-001）。制备过程如下。
（1）称取一定量的干态D001树脂加入到一定体积的0.2 mol/L的硫酸锰溶液中，在连续搅拌下浸泡2 h，过滤。
（2）将得到固体颗粒加入到含有NaClO、NaOH的溶液中，持续搅拌30 min使得树脂D001上的Mn2+被氧化成Mn4+，随后过滤。
（3）用0.1 mol/L的稀盐酸冲洗过滤后的固体物，然后先后用乙醇和大量的高纯水冲洗过滤固体表面至中性。
（4）将得到的固体物质置于50 ℃烘箱中烘干制得水合氧化锰树脂吸附剂。
2 结果与讨论
2.1 流速对动态吸附效能的影响
从图1可看出HMO-001树脂对Pb2+去除趋势，通过树脂的流速越快，穿透体积越小，吸附量越小，重金属的去除效率越小，同时重金属在树脂中的吸附带越长。这是因为低速通过树脂时，流动相在树脂上的停留时间越长，重金属离子在树脂上的交换时间越长，离子交换的越充分，使得穿透点出现推迟的现象。但处理水体不应过慢的流过树脂，否则会因影响树脂的处理能力而造成投资成本的增大。综合分析可知，在流速为17.8 m/h时，HMO-001树脂对Pb2+、Zn2+、Cd2+3种重金属离子的去除效率最好，且流速较适宜。实验发现，在高过流速度下失效的树脂，通过降低过流速度可以在一定程度使树脂再生，上延长树脂使用寿命，因此在实际应用中可通过适当调节过流速度来改善树脂使用周期，降低生产成本。
2.2 滤层厚度对动态吸附效能的影响
分析可知，该动态吸附实验中树脂层的适宜厚度为40 cm，当树脂层厚度在40 cm时，去除率在95%以上，达到处理目标。当树脂层厚度超过40 cm达到50 cm后，虽然去除率有一定程度的提高，但是相比40 cm时进水阻力增大，水头损失也增大，能耗损耗相对较高，所以，离子交换柱内树脂层厚度为40 cm时较适宜。
2.3 进水pH值对动态吸附效能的影响
在溶液呈中性时，去除效率达到最大，去除率均到99%以上。以上实验效果的原因可能是由于HMO-001树脂是经D-001树脂改性，负载在原树脂基体上的二氧化锰载体对三种重金属的吸附效果造成的。溶液中pH值的变化对去除效率的变化可能引起两方面的作用：一是二氧化锰表面电荷由于溶液pH值的变化发生改变，从而与离子表面电荷发生作用，影响对重金属离子的静电吸附效果。二是溶液中pH值的变化会影响H+浓度的变化。综上分析pH值应控制在6左右。
2.4 进水负荷对动态吸附效能的影响
由原水浓度影响HMO-001树脂去除Pb2+的效果可知，进水负荷越高，树脂的穿透体积越小，树脂达到吸附饱和的时间越短，对重金属离子的去除效果越差。所以，HMO-001处理含重金属离子溶液时原水中重金属离子浓度不宜过高，否则会造成树脂短时间内失活，增加处理成本。
3 结语
在动态运行条件下，离子交换柱内填40 cmHMO-001复合树脂，滤速控制在17.8 m/h左右，进水pH值应控制在6左右，出水可以很好地达到地表水Ⅲ类水体标准。
参考文献
[1]雷兆武，孙颖，杨高英，等.有色金属矿山废水管理与资源化研究[J].矿业安全与环保，2006，33（4）：40-41.
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