离子交换树脂厂家

载铜螯合树脂处理氨氮废水

目前处理高浓度的氨氮废水，已经有了相对成熟的技术方法，处理效果也较好，但是对于低浓度的氨氮废水的处理还相对比较困难。根据GB8978-1996《污水排放综合标准》，工业废水排放标准要求氨氮的含量低于15mg/L。所以用离子交换树脂处理低浓度的氨氮废水就很具有经济价值和理论意义。同时通过用酸回收浓缩硫酸铵溶液，对于交换剩余产物也得到有效的利用。目前，我们选用的除氨氮树脂使用的为载铜螯合树脂。
一、载铜螯合树脂（以下简称铜基树脂）基本情况
1、以亚胺基二乙酸基螯合树脂作为原始树脂，二价铜离子作为负载金属离子，制备了载铜螯合树脂。该树脂对稀氨水中氨氮具有良好的吸附性能，NH3-N饱和吸附量高达44g/kg（干树脂），此时树脂上铜离子与氨分子的摩尔比为1:1.535。
2、分别对铜基树脂在酸性条件和碱性条件下的稳定性进行了研究，发现在无其他干扰离子的情况下，该树脂的稳定区间为pH3.5~10.5，pH＜3.5时铜离子明显的被解析，pH＞10.5时，铜离子开始于OH-反应生成CuO黑色沉淀。
3、反应温度对铜基树脂吸附氨氮有一定影响，8℃到35℃时，氨氮去除率缓慢下降，35℃到60℃时氨氮去除率下降趋势变大。
4、反应终点的pH是影响铜基树脂吸附氨氮的重要条件，在无竞争离子条件下，氨氮去除率随着pH的增加呈线性上升趋势；在含有竞争离子条件下，由于氨氮的形态和氢氧根的竞争，氨氮去除率随着pH的增加而上升，在pH=9.5-10达到高点，随后又呈下降趋势。
5、存在竞争离子时，氨氮吸附量会受影响，竞争阳离子浓度太高会导致Cu2+脱落。当树脂上氨氮吸附到一定浓度时，会由于负载金属离子和树脂间配位键的消失和离子键削弱不同程度的受到体系中竞争阳离子的影响，这与竞争阳离子的价态和浓度有关。
二、实验主要数据
实验装置简图：
试验条件：树脂采用铜基树脂，去离子水+氯化铵配水，设置了干扰阳离子，Na+浓度500ppm，Ca2+浓度200ppm，进水氨氮浓度100mg/L、pH=9，流速=3BV，树脂高度40cm（树脂量约200mL）。

由图可知，使用铜基树脂树脂处理氨氮废水，出水效果良好，稳定在7-10mg/L之间（超过15mg/L的标准），且在16个小时之内是稳定的，处理了约50BV后氨氮出水到达泄漏值，21小时时达到25mg/L。
树脂再生，本实验采取的是硫酸再生，再生液pH＞4.5，再生液可富集重复使用至硫酸铵富集到1.5g/L。具体浓缩情况见下图：

吸金树脂是在大孔结构的苯乙烯-二乙烯苯共聚体上主要带有叔胺基［-N(CH3)2］的阴离子交换树脂。该树脂具有特定的孔结构，其骨架上有特定的强，弱碱性基团。他具有多种优良的特性，尤其对氰化金络合物有特殊的选择性，特别适用于大量含金贫液或废液的回收。黄金矿山使用时候主要适用于堆浸，堆淋的氰化工艺，可以代替活性碳进行吸附
理化性能指标：
指标名称 指标
外观 乳白或淡黄色不透明球状颗粒
出厂型式 游离胺型
含水量% 50.00-60.00
质量全交换容量mmol/g ≥4.80
湿视密度g/ml 0.65-0.75
湿真密度g/ml 1.020-1.080
范围粒度% (0.810-1.600mm)≥95
渗磨圆球率% ≥90.00
吸金树脂特点：
　　1.吸附量较大，树脂的饱和吸附量40g/L，被树脂吸附过的残留液体的金含量小可以达到0.01ppm低级别。
　　2.吸附速度快，是普通椰壳碳吸附速度的5倍以上，使用树脂吸附柱串联（一般2级就可以）起来进行吸附的方法有很高的吸附速度和较高的回收率。
　　3.选择性较好，对其他金属离子（如铜，镍，铁，铅等）的干扰程度小。
　　4.抗污染性能较好，可以用纯净水或氯化钠溶液对他进行清洗。
　　5.适用范围较广，主要应用于氰化物溶液中金的吸附，也可以适用于对酸性溶液甚至王水中溶解的金的吸附。
　　6.适应条件宽，他对吸附条件PH值的要求不是太苛刻，PH值0--14均可。
　　7.提炼金的后处理方法多样，可以行液体解吸再火法提炼，也可以直接炭化后高温烧掉，直接提炼成单质金颗粒，回收率较高。
　　8.可以对低浓度的金贫液进行吸附，1mg/L以下的浓度也可处理，出水水质可以做到0.02mg/L,这样可以对含量低的金贫液和废液进行合理的回收及利用，减少不必要的浪费和损失。
吸金树脂吸附黄金的优势：
　　传统上使用活性碳吸附黄金，珍贵的金会被活性碳吸附于表面，再藉由洗涤或直接焚烧以回收金。使用树脂回收贵金属比活性碳具有多方面的优势，因为藉由特殊制造过程中，我们可以在其结构上的有效官能基上置入具有选择性的离子，以选择性的吸附此贵重金属，类似于铜镍等贱金属对树脂的选择性没有干扰，并且出水水质可以达到0.02mg/L以下，相当于尾水中不含金，而且吸附量远远大于活性炭，吸附一克黄金消耗树脂的成本是极低的。因此应用树脂吸附黄金具有的经济优势，而被普遍使用于贵金属回收。
吸金树脂吸附金时的注意事项和操作说明
　　吸金树脂吸附黄金进水需要经过过滤处理，去除固体杂质，泥沙等，防止堵塞树脂影响树脂选择性吸附黄金的性能。
吸金树脂进行火法提金的方法：
　　树脂吸附黄金饱和后可以采用火法提金，具体方法是：树脂吸附饱和后，先用纯净水清洗干净后，在坩埚中用小火炒干，然后加入无水酒精（或汽油）点燃，温度控制的不要太高（黄金的熔点是1064.43摄氏度），不要使树脂蹦溅，需要时还可以加盖子防止跑金，然后慢慢地等到树脂逐渐炭化变黑后，再将坩埚放到高温的马弗炉中高温灰化就可以得到金，如果条件不够，也可以采取少量多次的方法，使用吹灰法灰化树脂来提取金，由于树脂燃烧时会产生有毒气体，所以要有良好的通风和注意必要的安全措施

1、离子交换树脂的基本类型
(１)强酸性阳离子树脂
这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团，如SO3－，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。树脂在使用一段时间后，要进行再生处理，即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行，使树脂的官能基团回复原来状态，以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与H+结合而恢复原来的组成。
(２)弱酸性阳离子树脂
这类树脂含弱酸性基团，如羧基－COOH，能在水中离解出H+而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团，如R-COO－(R为碳氢基团)，能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱，在低pH下难以离解和进行离子交换，只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。
（3）强碱性阴离子树脂
这类树脂含有强碱性基团，如季胺基(亦称四级胺基)－NR3OH(R为碳氢基团)，能在水中离解出OH－而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。
这种树脂的离解性很强，在不同pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH)进行再生。
(４)弱碱性阴离子树脂
这类树脂含有弱碱性基团，如伯胺基(亦称胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2，它们在水中能离解出OH－而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。
2、离子交换树脂基体的组成
离子交换树脂的基体(matrix)，制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)两大类，它们分别与交联剂二乙烯苯产生聚合反应，形成具有长分子主链及交联横链的网络骨架结构的聚合物。苯乙烯系树脂是先使用的，丙烯酸系树脂则用得较后。
这两类树脂的吸附性能都很好，但有不同特点。丙烯酸系树脂能交换吸附大多数离子型色素，
脱色容量大，而且吸附物较易洗脱，便于再生，在糖厂中可用作主要的脱色树脂。苯乙烯系树脂擅长吸附芳香族物质，善于吸附糖汁中的多酚类色素(包括带负电的或不带电的)；但在再生时较难洗脱。因此，糖液先用丙烯酸树脂进行粗脱色，再用苯乙烯树脂进行精脱色，可充分发挥两者的长处。
树脂的交联度，即树脂基体聚合时所用二乙烯苯的百分数，对树脂的性质有很大影响。通常，交联度高的树脂聚合得比较紧密，坚牢而，密度较高，内部空隙较少，对离子的选择性较强；而交联度低的树脂孔隙较大，脱色能力较强，反应速度较快，但在工作时的膨胀性较大，机械强度稍低，比较脆而易碎。工业应用的离子树脂的交联度一般不低于4%；用于脱色的树脂的交联度一般不8%；单纯用于吸附无机离子的树脂，其交联度可较高。
除上述苯乙烯系和丙烯酸系这两大系列以外，离子交换树脂还可由其他有机单体聚合制成。如酚醛系(FP)、环氧系(EPA)、乙烯吡啶系(VP)、脲醛系(UA)等。
3、离子交换树脂的物理结构
离子树脂常分为凝胶型和大孔型两类。
凝胶型树脂的高分子骨架，在干燥的情况下内部没有毛细孔。它在吸水时润胀，在大分子链节间形成很微细的孔隙，通常称为显微孔(micro-pore)。湿润树脂的平均孔径为2～4nm(2×10－6～4×10－6mm)。
这类树脂较适合用于吸附无机离子，它们的直径较小，一般为0.3～0.6nm。这类树脂不能吸附大分子有机物质，因后者的尺寸较大，如蛋白质分子直径为5～20nm，不能进入这类树脂的显微孔隙中。
大孔型树脂是在聚合反应时加入致孔剂，形成多孔海绵状构造的骨架，内部有大量性的微孔，再导入交换基团制成。它并存有微细孔和大网孔(macro-pore)，润湿树脂的孔径达100～500nm，其大小和数量都可以在制造时控制。孔道的表面积可以增大到超过1000m2/g。这不仅为离子交换提供了良好的接触条件，缩短了离子扩散的路程，还增加了许多链节活性中心，通过分子间的范德华引力产生分子吸附作用，能够象活性炭那样吸附各种非离子性物质，扩大它的功能。一些不带交换功能团的大孔型树脂也能够吸附、分离多种物质，例如化工厂废水中的酚类物。
大孔树脂内部的孔隙又多又大，表面积很大，活性中心多，离子扩散速度快，离子交换速度也快很多，约比凝胶型树脂快约十倍。使用时的作用快、，所需处理时间缩短。大孔树脂
还有多种优点：耐溶胀，不易碎裂，耐氧化，耐磨损，耐热及耐温度变化，以及对有机大分子物质较易吸附和交换，因而抗污染力强，并较容易再生。
4、离子交换树脂的离子交换容量
离子交换树脂进行离子交换反应的性能，表现在它的“离子交换容量”，即每克干树脂或每毫升湿树脂所能交换的离子的毫克当量数，meq/g(干)或meq/mL(湿)；当离子为一价时，毫克当量数即是毫克分子数(对二价或多价离子，前者为后者乘离子价数)。它又有“总交换容量”、“工作交换容量”和“再生交换容量”等三种表示方式。
１、总交换容量，表示每单位数量(重量或体积)树脂能进行离子交换反应的化学基团的总量。
２、工作交换容量，表示树脂在某一定条件下的离子交换能力，它与树脂种类和总交换容量，以及具体工作条件如溶液的组成、流速、温度等因素有关。
３、再生交换容量，表示在一定的再生剂量条件下所取得的再生树脂的交换容量,表明树脂中原有化学基团再生复原的程度。通常，再生交换容量为总交换容量的50～90%(一般控制70～80%)，而工作交换容量为再生交换容量的30～90%(对再生树脂而言)，后一比率亦称为树脂的利用率。
在实际使用中，离子交换树脂的交换容量包括了吸附容量，但后者所占的比例因树脂结构不同而异。现仍未能分别进行计算，在具体设计中，需凭经验数据进行修正，并在实际运行时复核之。
离子树脂交换容量的测定一般以无机离子进行。这些离子尺寸较小，能自由扩散到树脂体内，与它内部的全部交换基团起反应。而在实际应用时，溶液中常含有高分子有机物，它们的尺寸较大，难以进入树脂的显微孔中，因而实际的交换容量会低于用无机离子测出的数值。这种情况与树脂的类型、孔的结构尺寸及所处理的物质有关。
5、离子交换树脂的吸附选择性
离子交换树脂对溶液中的不同离子有不同的亲和力，对它们的吸附有选择性。各种离子受树脂交换吸附作用的强弱程度有一般的规律，但不同的树脂可能略有差异。主要规律如下：
(１)对阳离子的吸附
离子通常被吸附，而离子的吸附较弱。在同价的同类离子中，直径较大的离子的被吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序如下：
Fe3+>Al3+>Pb2+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+
(２)对阴离子的吸附
强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为：
SO42－>NO3－>Cl－>HCO3－>OH－
弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下：OH－>柠檬酸根3－>SO42－>酒石酸根2－>草酸根2－>PO43－>NO2－>Cl－>醋酸根－>HCO3－
(３)对有色物的吸附
糖液脱色常使用强碱性阴离子树脂，它对拟黑色素(还原糖与氨基酸反应产物)和还原糖的碱性分解产物的吸附较强，而对焦糖色素的吸附较弱。这被认为是由于前两者通常带负电，而焦糖的电荷很弱。
通常，交联度高的树脂对离子的选择性较强，大孔结构树脂的选择性小于凝胶型树脂。这种选择性在稀溶液中较大，在浓溶液中较小。