离子交换树脂在碱性水体中的除铁试验研究

李 艳，罗红兵

(内蒙古博源工程有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯 017000)

参考文献

科 学 试 验

离子交换树脂在碱性水体中的除铁试验研究

李 艳，罗红兵

(内蒙古博源工程有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯 017000)

研究离子交换树脂在碱性水体中除铁的应用情况，采用不同型号的离子交换树脂通过流动床吸附考察其在碱性水体中的除铁性能。结果显示，进口的IRC-747和国产的LSC-500两种树脂在碱性环境下均具有较好的除铁效率，并且国产的LSC-500树脂的性能优于进口的IRC-747，在体积流量为3 BV/h的条件下，除铁效率最高可达到90%，且再生成本低。

离子交换树脂；碱性水体；除铁；比较；研究

在氯碱化工的生产中，由于设备的腐蚀及原料中带入的铁离子会影响产品的品质，特别是pH较高的原料液中的铁离子会使产品的颜色发黄，因此，降低并控制碱性原料液中的铁含量在氯碱化工的生产中具有重要的意义。

从溶液中去除铁离子的方法主要有化学沉淀法、电渗析法、离子交换法、溶剂萃取法和乳化液膜法等[1]。化学沉淀法[2]要加入Na2S，产生大量有毒的硫化氢气体，会对周围环境及工人的身体健康带来危害，并且会使产品中带入新的杂质。电渗析法、溶剂萃取法和乳化液膜法由于经济和技术方面的原因，实现工业化较困难[3]。而离子交换法[4-5]由于其工艺先进简单，交换树脂使用寿命长，交换量大，再生后可反复使用，对现场环境和人的健康有一定的改善，近年来受到人们的关注，也是研究应用较多的一种有效方法。本文考察了进口的IRC-747和国产的LSC-500两种树脂在碱性环境下的除铁效率，针对国产的LSC-500树脂进行了再生成本的估算，为国产树脂在碱性溶液中的除铁提供实际应用的数据。

1 试验部分

1.1 原料和试验装置

碱性水体中含一定的盐分，主要成分有碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠、硫酸钠和少量的有机质，该水体中的铁主要以二价离子形式存在。IRC-747为进口树脂，LSC-500为国产的树脂。

在试验中，采用流动床处理碱性水体，试验装置示意图见图1。有机玻璃管高度为1.2 m，内径为40 mm。

图1 试验装置示意图

1.2 药品与仪器

主要试剂：盐酸、氢氧化钠、邻菲啰啉、氨水、乙酸-乙酸钠缓冲溶液、抗坏血酸。

主要仪器：电子天平、紫外可见分光光度计(带10 mm比色皿)、电炉、有机玻璃柱、计量泵。

1.3 试验方法

试验中所处理的碱性水体的铁含量大约20 mg/L，试验过程包括树脂的预处理、吸附和再生三个步骤。

树脂的预处理是将1 L的树脂装入有机玻璃柱，先用水洗至pH=8，再用4%的盐酸以1.5 BV/h的流速洗2 h，然后用水洗至pH=5～7，接着用2%氢氧化钠以1.5 BV/h的流速洗2 h，最后用水洗至pH=8，备用。

树脂的吸附是将碱性含铁水体以一定的流速通过预处理后的树脂，该水体的pH值为10，温度为25 ℃，用邻菲啰啉分光光度法检测不同时间点处理后水体中的铁含量，考察树脂的除铁效率。树脂的再生步骤同树脂的预处理过程一致。

2 结果与分析

2.1 两种除硼树脂性能比较

将体积为1 L的IRC-747和 LSC-500两种树脂分别装入两个有机玻璃柱，经预处理活化后，将碱性含铁水体以3 BV/h的流速通过该树脂，测定处理后水体不同时间铁的含量，考察树脂的吸附性能和除铁效率。

图2 处理后水体的铁含量和时间的关系

图3 树脂的除铁效率随时间的变化关系

由图2、图3可以看出，IRC-747和 LSC-500这两种树脂在碱性环境下针对二价铁均具有较好去除效果。其中IRC-747前38 h的除铁率在50%以上，最高可达到84%。LSC-500的效果更好，前30 h除铁效果非常明显，保持在75%以上，48 h除铁效果在50%以上，最高达到90%，该树脂的吸附容量大，吸附时间长。

2.2 成本费用估算

采用LSC-500树脂，生产中按照50 m3/h的流量处理该碱性水体，除铁率保持在50%以上，其成本估算如表1所示，生产中采用2%的盐酸和2%的氢氧化钠溶液再生树脂即可满足生产的要求。

表1 LSC-500树脂的成本费用估算

3 结 论

从试验结果看，进口IRC-747和国产LSC-500这两种树脂在碱性环境下针对二价铁均具有较好去除效果，其中LSC-500的效果最好，前48 h除铁效果在50%以上，最高达到90%，完全可以替代进口的IRC-747树脂，生产中每处理1 m3碱性水体的再生成本较低，大约为1.36元/m3。

参考文献

[1] 黄鑫，张阳飞，陈静，等.离子树脂去除磷酸盐生产中铁离子的研究[J].杭州化工，2013(4)：19-20

[2] 任玉琴.122#树脂和C-11颗粒炭除铁脱色应用生产的体会[J].发酵科技通讯，2006，35(4)：21-22

[3] 魏世辕，等.离子交换法除去湿法膦酸中铁离子的研究[J].浙江化工，2010，41(1)：25-27

[4] 董建国，王金明，刘文飞.树脂吸附结合还原络合法去除盐酸中的铁离子[J].氯碱化工，2012，48(2)：21-25

[5] 周玉新，等.离子交换树脂吸附稀硫酸中铁离子的热力学和动力学[J].武汉工程大学学报，2012，34(9)：9-12

TQ051.8

A

1005-8370(2017)03-14-03

2017-02-21

李艳(1984—)，女，内蒙古鄂尔多斯市，内蒙古博源工程有限责任公司，硕士研究生，中级工程师，从事化工工艺研发。