氯乙酰树脂对Cr（Ⅵ）的吸附性能及应用研究

论文摘要

铬及铬盐是重要的工业原料及化工产品,广泛应用于冶金、电镀等行业,其生产过程中排放的含铬废水、废渣对环境造成的危害日益严重。本论文使用氯乙酰树脂对铬的吸附性能进行研究,并对张家港浦项不锈钢有限公司的冷轧不锈钢酸洗废水进行处理,取得了较好的效果。在静态吸附实验中,从pH值、树脂用量、吸附交换时间、体系温度四种影响因素对MKF-10X和D301两种树脂进行比较,得出MKF-10X树脂吸附六价铬的能力优于D301树脂。MKF-10X树脂在pH值为1时对铬的吸附量最大;树脂对铬的吸附率随树脂用量的增加而增加,在0.5g达到95%以上;随着吸附交换时间的增加,铬吸附量逐渐增加,达到8小时后,吸附交换达到平衡;体系温度升高对树脂吸附铬有利。分别应用Langmuir和Freundlich吸附等温模型拟合了等温平衡吸附数据,结果表明Langmuir模型更能准确地反映该吸附交换过程。吸附过程的热力学研究表明六价铬离子在树脂上的吸附过程是自发（△G＜0）、吸热（△H＞0）、熵变为正值（△S＞0）的过程。对动力学吸附曲线的实验数据,用一级反应方程和二级反应方程分别进行拟合,表明该吸附交换过程符合一级吸附交换动力学过程,其表观活化能E为19.603KJ/mol,控制机理的检验结果表明Cr（Ⅵ）在树脂上吸附的控制步骤为颗粒扩散控制。动态吸附实验考察了不同流速、不同浓度的模拟废水对树脂吸附性能的影响实验。结果表明低流速有助于树脂对Cr（Ⅵ）的吸附;但具体流速的确定应该考虑到柱的利用效率、操作周期,以及进样浓度的三重影响。动态脱附实验各影响因素的考察结果表明低脱附剂流速、高脱附剂浓度所对应的脱附效率较高。动态脱附实验的适宜条件:以10%（质量分数）的NaOH为脱附剂,流速为2～4BV/h。MKF-10X树脂在室温下以6BV/h吸附经预处理后的浦项冷轧不锈钢酸洗废水,吸附饱和后用10%NaOH以4BV/h的流速脱附,出水水质良好,可达到国家重金属最高允许排放标准。经稳定性实验证实,MKF-10X树脂吸附处理结果相对稳定,经反复使用未见破碎现象。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 水体污染现状及水体中金属离子污染的危害
• 1.1.2 含铬废水治理技术现状
• 1.2 离子交换树脂处理含铬废水
• 1.2.1 离子交换技术的发展
• 1.2.2 离子交换树脂的基础理论及其分类
• 1.2.3 离子交换树脂处理含铬废水的可行性
• 1.3 本论文的研究意义与内容
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 技术路线框架
• 第2章 实验条件和控制参数
• 2.1 实验条件
• 2.1.1 离子交换树脂的选择
• 2.1.2 离子交换树脂的预处理
• 2.1.3 实验处理对象的选择
• 2.2 实验试剂和仪器
• 2.2.1 主要仪器
• 2.2.2 试剂
• 2.3 分析方法
• 2.3.1 六价铬浓度测定
• 2.3.2 总铬浓度测定
• 2.3.3 铁、镍浓度测定
• 第3章 离子交换树脂对含铬溶液的静态吸附行为研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 含铬溶液的配制
• 3.2.2 吸附影响因素研究
• 3.2.3 静态平衡吸附实验
• 3.2.4 静态吸附热力学实验
• 3.2.5 静态吸附动力学实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 吸附影响因素研究
• 3.3.2 吸附等温线
• 3.3.3 吸附热力学
• 3.3.4 吸附动力学
• 3.4 本章小结
• 第4章 含铬模拟废水的动态吸附行为研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 含铬溶液的配制
• 4.2.2 实验装置
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 动态吸附实验结果
• 4.3.2 动态脱附实验结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 离子交换树脂处理含铬生产废水的研究
• 5.1 项目简介
• 5.2 废水处理工艺流程
• 5.3 实验部分
• 5.3.1 废水成份分析
• 5.3.2 工艺条件的优化
• 5.3.3 动态吸附—脱附稳定实验
• 5.3.4 树脂结构稳定性研究
• 5.4 实验结果与讨论
• 5.4.1 废水成份分析
• 5.4.2 工艺条件优化
• 5.4.3 稳定性实验
• 5.4.4 树脂的结构稳定性
• 5.4.5 中试及运行效果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目