离子交换在无机化工企业废水处理中的应用研究

魏宁

摘 要： 随着我国经济的不断发展，城市、乡镇地区的化工业逐渐兴起，但在发展过程中造成了严重的污染，对于我国生态环境建设影响十分恶劣。为避免对生态环境的威胁逐渐加深，应当加强化工企业废水污染的研究，因此本文对离子交换在无机化工企业废水处理中的应用进行探讨，分析了离子交换法处理无机废水的背景及无机废水处理常见的一些方法，并提出了该技术在应用中的具体策略。

关键词： 离子交换;无机化工企业;废水处理;应用策略

【中图分类号】X703 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.34.152

我国科技的发展使无机化工企业废水处理更加方便，因此为了提升处理的效率，应合理应用离子交换技术，提高废水处理的效果，为实现可持续发展奠定基础。在技术应用过程中，应转变废水处理观念，对各类现代化技术进行关注、研究，如离子交换法在无机废水处理树脂的种类、树脂的作用机理、树脂使用的影响因素、离子交换法的工艺，以此保证无机化工企业能够减少对生态环境的破坏，将废水处理的难点加以解决。

1 离子交换法处理无机废水的背景

一方面伴随着无机化工企业在近几年来的高速发展，企业数量和规模都有了大幅度增大，随着而来就是无机化工企业带来的污染问题。另一方面国民经济的快速发展，人民生活质量水平越来越高，对所处的生活环境也提出来高要求。面对这种形势，国家从法律法规对化工企业提出了严格的要求。

对于化工企业日常生产中，不可避免会产生大量的废水，废水处理是关系着化工企业能在今后生存下去的关键。处理化工企业在生产过程产生的废水，是化工企业必须攻克的一个难关。

2 无机废水处理常见的一些方法

在无机化工废水处理中，传统的办法有物理方法和化学方法。物理方法有过滤和自然沉淀，化学方法有加沉淀剂和酸碱中和法。但是废水排放的标准提高，传统的化学法和物理法，只能除去部分固体悬浮物和部分超标离子，废水中大部分离子还需要进一步处理。现在就介绍无机废水处理的一些方法，即离子交换法、反渗透处理法、电渗析处理、表面吸附法处理。反渗透依靠大于渗透压的作用，在高压泵的驱动下，借用半透膜的选择性和拦截作用，把溶剂和溶质分开，从而达到净化废水的目的。电渗析法，在阴阳膜和电场的作用下，把水中的盐分降低，进而降低水中的杂质离子。本文主要探讨离子交换法处理废水，离子交换法有比较多的优点，工艺相对简单，成本相对低，而且比较安全。

3 无机废水离子交换的应用研究

3.1 无机废水处理树脂的种类

无机废水处理通常见到的树脂有三种，阳离子树脂、阴离子树脂、螯合树脂。阳离子树脂是大家常见732树脂系列，阴离子树脂有717树脂系列，螯合树脂种类较多。阳离子树脂官能团有强酸性R-SO3H和弱酸性R-COO-。阴离子树脂官能团有强碱性R4NOH季胺基和弱碱性R3NHOH叔胺基。螯合树脂官能团有大体有含S、P、N组成的一些官能团。

3.2 树脂的作用机理

不同的树脂作用无机废水中离子的情况也不同，作用机理也有区别。阳离子处理废水中一些金属离子，把废水中一些超标的金属离子或阳离子，通过树脂交换，降低这些离子浓度，交换的机理以R-COO-为例：R-COO-N +M→R-COO-M +N，M，N分别代表不同的两种阳离子，通常情况N一般为Na型，也有H型。而阴离子树脂自然针对是无机废水中的阴离子，它的交换机理以叔胺基R3NHOH为例，它的交换机理过程：X+ R3NH-Y→R3NH-X +Y，X，Y分别代表两种不同的阴离子，其中里面的Y通常情况是CL，即树脂为氯型树脂，也有-OH的情况。而螯合树脂主要针对一些高价重金属离子而来的，就处理以重金属Pb为例，其交换过程：RN（COO）2M—+Pb2+→RN（COO）2Pb+M，M通常情况为Na。

3.3 树脂使用的影响因素

在不同树脂处理无机废水中不同离子，处理条件会影响树脂处理结果不同，这些影响条件主要包括要处理的废水PH、树脂的交换量、流动流速、交换温度和交换液浓度。首先就PH来说，对于弱酸性的阳离子树脂，废水的PH一般调整到5～7，处理废水中的阳离子效果较好，强酸性树脂，废水PH调整到3以下，处理废水中金属离子效果较好。阴离子树脂弱碱性PH控制在7～9为宜，强碱性树脂PH控制在12以上处理效果较好。对于螯合树脂一般PH控制在5～9之间，处理废水中重金属离子效果较好。其次是交换速度，离子交换是一个比较缓慢过程，要保证交换液与树脂本身要有充分接触和足够的交换时间，因此要流动速度不能太快，流速太快也会破坏树脂本身结构。然后树脂的交换量，不同的树脂最大交换容量不同，处理的离子也不同，交换的最大容量也有所不同，因此要根據废水处理量和树脂的交换量来决定树脂的需求量。最后关于树脂的交换温度和交换液浓度，一般树脂处理要求的温度范围在室温到九十度之间，超过或低于这个温度，树脂的活性都会受到影响或者失去活性，温度过高或过低，导致树脂膨胀加剧，严重影响树脂的使用寿命。

3.4 离子交换法的工艺

废水在经过离子交换之前需要对树脂预处理，废水也要经过化学处理和机械过滤处理，大体的工艺路线为：

无机废水经过前期化学处理和过滤处理，再经过离子交换法处理，可以达到废水的排放标准，同时经过树脂处理之后，这些处理合格的废水又可以重新利用，实现化工企业水资源的循环使用。

结束语：随着离子交换法在无机废水处理的应用越来越多，我们对树脂的研究程度会越来越深，越来越精，针对不同情况选择不同的处理方式，从而更好地把离子交换法应用到无机化工企业废水处理中，解决化工企业目前废水排放达标的问题。

参考文献

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