离子交换纤维对含铬废水的资源化治理

摘要

离子交换技术在对含重金属工业废水进行深度净化的同时，还能实现各种重金属的资源化回收。然而离子交换法在治理含铬废水的实际应用中仍存在下述不足：(1)弱碱型阴离子交换剂在使用过程中需转为Cl型，导致回收液中氯离子含量增加，返厂电镀时对铬镀层质量有较大影响。(2)弱碱型阴离子交换剂可吸附一定量的Cr3+、Fe3+等阳离子(吸附量约为1.5mmol/g)，再生时易形成不溶物或与阴离子吸附材料形成螯合物，从而导致其交换容量下降。实验室前期研究中也发现腈纶(PAN)基多胺纤维转为 Cl型，会导致铬酸回收液中的 Cl-浓度偏高(CCl-≧2 g/L)；处理后的废水呈弱酸性(pH≈3)，无法直接达标排放。基于上述原因，本文采用PAN基多胺纤维处理工业含铬废水，并对多柱串联工艺进行优化。系统研究了六价铬的净化与回收，初步探讨了纤维的“污染”机理，为Cr(VI)的资源化治理提供一个可供选择的新方法。主要研究内容为：
　　(1)通过将PAN基多胺纤维部分转型的方法优化多柱串联工艺，以及利用纤维对 Cr(VI)、SO42-、Cl-吸附选择性的差异，实现铬酸回收液中 Cr(VI)高度富集和SO42-、Cl-离子选择性滤除。结果表明，该工艺不仅可以明显减少盐酸的用量(用量为原来的1/9)，有效降低回收液中Cl-含量(约0.04 g/L)，还使得穿透前(CCr(VI)≦0.1 mg/L)出水pH值接近中性，可直接作为电镀用水循环使用。
　　(2)通过高浓度NaOH洗脱液重复套用方法，有效提高了NaOH利用率(节约了52％)及回收液中六价铬浓度(约48g/L)，为其在电镀工序中的循环回用提供条件。
　　(3)流速对吸附及再生影响较大。吸附流速为2mL/(g·min)时，纤维饱和吸附量较大；再生速度为0.5mL/(g·min)～2mL/(g·min)之间，纤维再生较为完全。
　　(4)多柱串联优化工艺稳定性较好。经过多次吸附再生循环，PAN基多胺纤维对Cr(VI)的穿透吸附量基本保持不变，该六价铬资源化治理工艺具有良好的工业化应用前景。
　　(5)以盐酸溶液为纤维复苏剂，系统考察了HCl溶液用量、浓度以及复苏温度、时间和流速等因素对纤维复苏率的影响。结果表明：HCl溶液浓度为3mol/L，复苏效果最好（复苏率达95%以上）。

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1 绪论

1.1含铬电镀废水的治理研究现状

1.2 离子交换纤维概述

1.3 PAN基多胺纤维研究进展

1.4 本课题研究的目的意义和内容

2 PAN基多胺纤维对Cr(VI)的选择性吸附及解吸性能研究

2.1 引言

2.2 PAN基多胺纤维处理含铬电镀废水的基本原理

2.3 实验材料与方法

2.4 三柱串联优化工艺

2.5 结果与讨论

2.6 结论

3 PAN基多胺纤维治理含铬废水条件优化

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 含铬废水的资源化治理

3.4 结论

4 PAN基多胺纤维污染与复苏性能研究

4.1 引言

4.2 实验材料与方法

4.3 结果和讨论

4.4 结论

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 展望

参考文献

个人简历、硕士期间学术论文与研究成果

致谢