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论文根据国内外研究现状,在前人研究基础上,选用三种阴离子树脂(D301、D354和D314)进行镀铬漂洗废水处理研究。在静态下进行离子交换树脂的吸附性能研究;在动态条件下进行电镀漂洗废水回用处理模拟实验。同时对三种树脂进行热力学、动力学分析,找出树脂的理想吸附条件;用电子显微镜观察三种树脂吸附前后的微观形态,利用红外光谱探讨其吸附机理,以更好认识树脂吸附行为。结论如下:
(1)实验表明,D301、D314和D354三种树脂的吸附应在酸性条件下进行;D301和D354两种树脂的吸附能力随反应温度升高而降低,D314的吸附能力随温度升高而提高;提高废水浓度有利于增大树脂工作吸附容量,提高树脂用量,有利于提高去除率;树脂吸附过程在60min左右达到吸附平衡。
(2)在溶液起始pH=3、温度为27±1℃、反应时间为1h条件下,D301、D314和D354三种树脂都表现出良好的吸附性能,铬离子的去除率能达到99.5%,D301和D354两种树脂常温下吸附性能优于D314树脂。
(3)D301、D314和D354三种离子交换树脂吸附铬离子过程符合Langmuir等温吸附曲线,通过等温吸附曲线计算三种树脂的理论吸附量分别为152.52mg/g,120.48 mg/g和156.25 mg/g,与实测结果接近。
(4)D301、D314和D354三种树脂的△H分别是-7.906kJmol-1,34.007kJmol-1,-16.356kJmol1;各个温度下的△G<0,结果表明,三种树脂△G<0,吸附过程可以自发进行,无需外加能量。D301和D354的△H<0,吸附过程是放热过程,D314的△H>0,吸附过程是吸热反应,故温度升高有利于吸附正向进行。
(5)D301、D314和D354三种树脂吸附过程符合一级反应动力学规律,三种树脂正反应速率常数远远大于逆反应速率常数,吸附过程占据主导地位。
(6)红外光谱法可以应用于离子交换树脂吸附六价铬机理方面的研究,此方法的应用有利于确定离子交换树脂六价铬离子形态。
(7)废水调节流速在40-80BV/h时,经阴阳离子柱处理后的出水水质稳定,出水电导率低于90μS/cm,pH为7~8,Cr6+<0.5mg/l,达到漂洗用水要求,理论上可以作为漂洗水回用。
(8)D301树脂在吸附饱和后,进行了5次再生实验,该树脂工作交换容量在100mg/g以上,虽低于152mg/g的理论吸附量,但再生效率稳定且维持在较高水平,树脂重复利用率较高。
(9)离子交换树脂法处理及回用镀铬漂洗废水的经济收益基本能满足设备投入及运转费用,该技术的在线应用具有一定的经济可行性。