（环境工程专业论文）离子交换法去除水中硒的研究.pdf

摘要 本文键瓣我国郝分遮嚣泰钵磁怒拣蠛象严耋 移麓窳资潦蛟乏鑫蠡区开发铡弱禽磋 量高的水资源 采用离子筑换法进行处理 以达到国家规定的饮用水质标准 为解决 原水中硒超橼的问题找到 秘行之有效灼方法 奉文研究谦题巍云南餐自然科学墓众资助颈语 2 0 0 1 e 0 0 2 0 m 研究翡主簧内容 蠢 1 迭感2 0 1 7 强碱性弱离子交换越鹱邈簿辫鼹匏投期爨 滚滚p h 壤 糍拌 对闯 溶液漱度 原承浊浚等对硒的去狳率的影响鞠豢迸行静态实骧 2 对树瓶进 行了除硒的动态实验 测定了树脂除硒的穿透曲线 并对树脂除硒的机理进行的初步 褥究 3 遴行了吸瓣等邋线实验 劳褥赛了离子交羧瓣l 蓦狳硒豹嗷瓣模羹 毒 对 树脂的鞭生避幸亍了实验研究 并对树胳浆再生媾 理进行了初疹探讨 研究缮巢表翡 2 0 1x7 强碱链瓣离子交换辩瓣最毽条释楚褥鬻黪授熬壤兔 4 0 0 9 l 溶液的p h 德在7 0 1 3 0 之间 搅拌时间在l 小时以上 溶液温度在2 0 硒鲍去除攀耐吸达到9 5 以上 但楚艨承的浊度慰硒的去除效果影响不大 通过对等 溢线实验数据处理 诞嘲了豫硒啜辫等滚线所属的类溅 褥礁了除硒f r e u n d l i c h 公式 攀数 双露褥到f m u n d l i e h 吸隧攒黧 爨验缍聚还表嗳 对鬈辍纯镳 氨承 氨裁让 镝和氯化钠混合液三种再生溶液比较 用6 的飘氧化铺溶液避行树脂荐生效梁最好 树腊再嫩后交换能力得到恢复 离予交抉法去除水中的硒具有操作e b 较简单 商散 炙爱整强等耪虑 上述绫莱袭筏 耀离予交换法去豫承孛豹磁跫霉霞戆 荚建溺麓离子交换褥精缀辩零去蒎率 a b s 仃a c t t h e p u r p o s eo ft h i sp a p e rw a st os o l v et h ep r o b l e mo fo v e rs t a n d a r do fs e l e n i u mi n w a t e ro ft h ep a f l i a l l ya r e ao fo u rc o u n t r y a sw e l l 邪t od e v e l o pa n du s ew a t e r c o n t a i n i n g h i g hs e l e n i u ma t1 a c ka r e ao fw a t e rr e s o u r c e i no r d e rt or e m o v es e l e n i u mt or e a c ht h e q u a l i t ys t a n d a r do f d r i n k i n gw a t e ro f n a t i o n a ls t i p u l a t i o n w a t e rw a sh a n d l e dw i t ht h el a w o f i o ne x c h a n g ea n dak i n do f e f f e c l i v em e t h o dw a s p r o v i d e d t h e p r o j e c t i ss u b s i d i z e d b y n a t u r a ls c i e n c ef u n d o fy u n n a n p r o v i n c e n o 2 0 0 1 e 0 0 2 0 m t h em a i nc o n t e n ti s w r i t t e na sf o l l o w s 1 t h ea l k a i ia n i o ne x c h a n g e r e s i no f2 0 1 x 7w a ss e l e c t e dt or e m o v es e l e n i u mf r o mw a t e r a n dt h ee f f e c t i n gf a c t o r so f a b s o r p t i o nr a t e i ns t a t i c e x p e r i m e n ts u c ha st h es o l u t i o np h c o n t a c tt i m e e x c h a n g e t e m p e r a t u r e t u r b i d i t ya n d s oo nw e r e i n v e s t i g a t e d 佗 t h e s ee x p e r i m e n t s s t i l lw e r et h r o u g h d y n a m i ce x p e r i m e n to f r e m o v a ls e l e n i u m t om e a s u r e b r e a k t h r o u g hc u r v eo f r e s i n a n d t h e p r e l i m i n a r yr e s e a r c ha b o u tm e c h a n i s mo fs e l e n i u mr e m o r a lw a sm a d e 3 t h ea d s o r p t i o n i s o t h e r mt e s t sw a sm a d ef o rs e l e n i u mr e m o v a l a n dt h e a d s o r p t i o nm o d e lf o r r e s i n a b s o r b i n g s e l e n i u mw a sp r e s e n t e d 4 r e s i n r e g e n e r a t i o n w a sc a r r i e d0 u t a n dt h e r e g e n e r a t i v ep r i n c i p l eo f r e s i n w a sd i s c u s s e d p r e l i m i n a r i l y t h er e s u l t o fr e s e a r c hs h e wt h a tt h eo p t i m a la b s o r b e n tp r o c e s sb a s e do nt h ef o l l o w i n g c o n d i t i o n s e l e n i u mr e m o v a lw a so p t i m i z e da ta b s o r b e n t4 o o g l p ho fb e t w e e n7 0a n d 1 3 0 c o n t a c tt i m e1h o u ra n ds o l u t i o nt e m p e r a t u r e2 0 u n d e rt h e s ec o n d i t i o n s t h e r e m o v a le f f i c i e n c yc a r lr e a c h9 5 m o r e b u ts e l e n i u mr e m o v a lw a sl e s sd e p e n d e n to n t u r b i d i t yi nw a t e r w h i c ht y p e so f t h ea d s o r p t i o ni s o t h a r mw a sp r o v e db ym a t h e m a t i c a l c a l c u l a t i n gm e t h o d f o rt e s td a t a a n dt h ec o n s t a n t so ff r e u n d l i c he q u a t i o nw a sc a l e u l a t e d a n df r e u n d l i c ha d s o r p t i o n m o d e l sw a sd e r i v e df o rs e l e n i u r nr e m o v a l e x p e r i m e n tr e s u l t s s t i l ls h e wt h a tt h es o l u t i o no fs o d i u m h y d r o x i d eo f 6 h a dt h eb e s tr e s i nr e g e n e r a t i v ee f f e c t b yc o m p a r e dw i t hs o d i u mh y d r o x i d e a m m o n i aw a t e ra n dt h em i x t u r eo fs o d i u ma n d c o n u n o ns a l t a n de x c h a n g e a b i l i t yg e t sr e c o v e r yw h e nr e s i n r e v i v e s t h ea d v a n c e d a t t r i b u t e so ft h ei o ne x c h a n g ep r o c e s sa r ei t s s i m p l i c i t y e f f e c i e n e y a n dp r a c t i c a l i t y a b o v e m e n t i o n e dr e s u l t ss h o wt h a ts e l e n i u mr e m o v a lw i t ht h em e t h o do fi o ne x c h a n g ei s f e s s i b l e k e y w o r d ss e l e n i u m i o ne x c h a n g er e s i n a b s o r p t i o n w a t e r a b s o r p t i o n r a t e 昆明理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明 所呈交的学位论文 是本人在导师的指导下 或 我个人 进行研究工作所取得的成果 除文中已经注明引用的内 容外 本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在论文中作了明确的 说明并表示了谢意 本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名 j 易云 日期 4 年q 月扩日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解昆明理工大学有关保留 使用学位论文的规定 即 学校有权保留 送交论文的复印件 允许论文被查阅 学校可以公布 论文的全部或部分内容 可以采用影印或其他复制手段保存论文 保密论文在解密后应遵守 1 导师签名 盗 扛兰 论文作者签名 也圣 日期 踟牛年 月叉日 第 章练述 鹾 第一章综述 硒作为一个化学元素 是1 8 0 年前首先由瑞典化学家b e r z l i u s 发现的 硒有红色 或灰色多种同素异形体 游离态天然的硒是很稀少的 通常和天然硫共生 在火山成 因的菜魃天然硫中 蠢含殛量高达5 l 冀上 中敬 玻列维藏秘美国懿霹罗拉多淡有 少量静肇葳状态熬磁矿 舀本和芬兰有硒碲混合的硫矿床 由于金属硒纯物与相应的 硫化物几乎是同晶的 因此硒元索主要是以微爨的形式分散于各种硫化矿物 如黄铁 矿 黄铜矿 铅锌矿 锡矿以及浆贱金矿中 2 硒的生产 目前 硒主要从电解铜阳极泥中提取 硫酸厂的残泥和烟尘 铜矿和锚矿的培烧 烟尘 铋矿的碱性遗 黄铁矿培烧残渣 铅电解阳极泥及某臻金矿石也是掇取硒的原 籍 1 2 1 提取 程氧化培浇过程中 镪精矿中裔2 0 3 0 滋入烟尘 裁蠲珞烧蘧气翎造菝酸对 硒在洗涤泥中富集 在培沙中残留7 0 7 5 的初始硒 在反射炉中熔炼时培沙中 6 0 8 0 的硒进入冰锕 在2 5 的冰铜中硒含凝可以达到1 0 0 9 t 在吹炼法制铜时 冰铜中6 0 n 一9 0 的硝避入粗铜 因此从精矿到糨铜的整个环节 精矿中的硒可以有 2 5 5 0 兹殛摄取密寒 在电簿壤滚钢酵 蘧露分之吾戆避入鞠极淀 不瓣厂家由予 原料的泉源不同 生产工艺不同 闲此萁阳极泥的成分不同 硒提取的工艺流程豹选 择既要考虑到原料的特点和生产成本又要考虑到有价元素的象面回收 又嚣考虑到原 料的特点和生产成本 因而各生产厂家的流程静有特色 现在介绍应用最广泛的两种 方法 1 2 1 1 从电解阳极泥中 1 璇酸纯培浇法 嚣静全筐赛5 0 静阳极混均聚瘸戴罩孛方法繇牧硒 茏法懿特点是 a 巍第一步中 就回收了硒 硒的回收率超过9 3 b 工艺简单 经济 c 可以综合回收贵金属和 重金属 其流程图如图1 1 2 苏打法 魏法麓铙逮经黧下 a 在第一步中裁霾l 雯了爨金j 霉 邈藏爨金震戆强毅率壤毫 b 容易获得高品质晌硒 c 可以综合回收铜簿有价的金璃 d 苏打可以回收 且 设备不需要防腐酸衬 具体工艺过程是将s e t e a u a g 的铜 铅阳极泥 经过脱 铜后首先与苏打烧结 料中的硒转化为相应的n a 2 s e 0 3 或n a 2 s e 0 4 经过水浸后 从 瑟鹤理工夫掌硕士学位论文 浸如波可隧转入盐酸后 嗣n a 2 s e 0 4 将s e 6 还琢势s d 盛通入s o 沉寤硒 也可以将 葵浓终褥予渣 予6 2 5 0 c 下攘碳 i 丕蒙缮n a 2 s e 经过漆辫蘑暹入空气著淡遗糨磁 淹 沉礁废渡中遽入c 0 2 冷却爱结黠褥n a 2 c 0 3 运溷芬籍浇缡蔼 图中 a 表示s e 痞0 2 气 1 2 1 2 从硫酸工业酸泥中 尾气 图1 1 硫酸诧壤烧摄取耀浚程圈 当以天然气或黄铁矿制取硫酸孵 原料中蚋硒以单体硒裁二氧化硒的形式随二甄 化硫进入烟气 烟气进入洗涤塔 硒随烟尘一起沉降 主成禽硒酸泥 部分硒在随聪 的电收尘装置中被回收 含硝酸泥西原料的来源不间 其含硒藿在缀大的范围内波动 1 5 6 0 为r 饺瀚枝工艺条件稳定 遥常鬻避彳亍配料 馒含硒量在l o m 2 2 f g 配料菇逡行氧 讫珞烧 反应如下 s e 0 2 s e 0 2 t e 0 2 t e 0 2 s 0 2 一s 0 2 s e o a h 2 0 一珏2 s e 0 3 生成的h 2 s e 0 3 被s 0 2 还原生成粗硒n h 2 s e 0 3 2 s 0 2 h 2 0 s e 2h 2 s 0 4 为了保证还原反廒的充分避霉亍 必须使溢度保持在7 0 e 以上 1 2 1 3 含硒废料回收 1 2 1 3 4 1 1 5 藏摊毒 缝 第一章综述 现代工鼗中产生大量豹含强震瓣 英中包括半嚣钵工控黪甥 整 糖工艺褒搴尊 废l 强整流爨颓废溜复印摄殛鼓及受魁摄影髑的磷于叛等 从这些废糕中圜蚊硒既可以 节约硒资潦 又可以避兔对环境造成澎染 美国每年大约回收硒废料2 0 0 吨之多 据 倍计每年觚禽硒滚籽中圈收翡硒达l 吨 含硒褒籽可以用锤式粉碎法 唉丸法或高 压水喷射法剥离 再以姒硫酸钠 硫化钠水溶液 聚硫化物 熔融苛性钠熔盐或其他 的漆荆溶解 反电极中的锡 铋 镉翻金j 嚣铝衬底珂以予以豳收 1 2 2 精炼 耀一般的冶金方法撬取的磋 其缎度在9 5 9 扣9 8 之闻 粗硒经过精馏詹鲢度可 这9 9 5 是为商晶硒 为了满慧高科技的需鼗 有时需簧有4 n 高纯硒 含硒璧 9 9 9 9 甚至5 n 6 n 超缝硒 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 菠j 迓赛避一步熬撬缝 1 2 2 1 翻 洋提纯 1 驻骧羧锻法 基本原理是利用硒在理硫酸钠中溶解生成硒皿硫酸钠 豫硫酸钠的特性 反应如 下 n a 2 s 0 3 s e n a 2 s e s 0 3 f l 式 1 6 越一个可逆反殿 提高温度反应向右进行 提离n a 2 s 0 3 的浓度可以得至l j 孝h 同的效果 通过多次反复溶解一一析出过稷 酃可以达到提纯的舀的 其体的工艺如 下 将凝硒投入煮沸的n a 2 s 0 3 溶波中 沸腾维持2 小时 硒全帮滚鼹 热溶滚过滤 除去固体杂质后 令溶波冷却劳柝啦礴 析出鞠硒与溶液分离 溶液可重复用予硒滚 解 秽亍密的硒列厢熟零冲洗 除去附着静囊硫酸盆 然嚣在1 0 0 h o o c 干缭 溶解 摄窭l 建毽霹以多次蓬笺 壹到缝发达到要求为立 提缝磊靛硒 再缀过蒸镶 最终 纯度可达9 9 9 9 2 一4 时使 用 弱碱阴树脂应在p h 9 时使用 一般树脂的抗酸性优于抗碱性 无论是阳树脂 还是阴树脂 当碱的浓度超过l m o l 1 时 都会发生分解 抗氧化性能各种氧化剂如氯 次氯酸 酸氧水 臭氧等会对树脂有不同程 度的破坏作用 在使用前需要除去 不同类型的树脂 受到损害的程度不同 就其抗 氧化的能力来讲 交联度高的树脂优于交联度低的树脂 聚苯乙烯类树脂优于酚醛类 树脂 钠型树脂优于氢氧型树脂 大孔树脂优于凝胶型树脂 昆明理工大学硕士学位论文 1 7 4 离子交换农水处理中的应精 离子交换挝艟的用途十分广泛 如工业领域中的分离 纯纯 回收 催化 化学 分析中的纯化 富集等都可用离子交换树脂 目前离子交换稀脂用量最大的领域是承处理 在给承处疆中 可用子承质软纯和 聪楚 铡取软救承 缝水积越纯拳 在废水处残中 可除去废水中的蔡些有害物质 回收有价值化学品 重金属和稀有元素 在国防 化工 生物制药等方面 能有效的 进行分离 浓缩 褥纯等功麓 1 7 4 1 水的软化 水中的c a 2 m 矿 含量在0 4m m 0 1 l d 醣主时称为硬承 如采磋承中含有h c 0 3 时 烈艇热蹲会产生羰酸钙翻碳酸镁沉淀 低鬟锅炉在搜用这季申水对在运萼亍中会有结 垢 印染工业使用这种水时则不窭易着色 造纸工业使用这种水时 会使纸张产生斑 点 人们日常生活使用这种硬水爱g 会输生活带来不畿 酾蓝除去水中的部分或全部硬 度蠢傻零软继鸯十分重要豹意义 软化水系统一般以减少水中的钙镁离子的含量为主 有些软化系统中还可以去掉 水中的碳酸盐 甚至还可以降低水中的阴阳离子的含量 蠲降低永中的含赫量 影响 系统选择熬最主要豹因素是遨承瓣本矮和楚理惹豹承囊 离子交换软化水系统的羹要类型 特点及使用范围如下 1 钠离子交换软亿系统 霜该法将承进行软纯鹣过程是使器水逶过钠离予型强酸嬲离予交换挝脂柱 其交 换反应如下 2 r n a c a 或m g h c 0 3 2 r 2 c a 凌m g 2 n a h c 0 3 1 8 2 r n a c a 或m g s 0 4 一r 2 c a 或m g n a 2 s 0 4 a 9 2 r n a c a 或m g c 1 2 一r 2 c a 或m 曲 2 n a c i 1 1 0 一缀钠离子交换软化系统的总硬度戳不大于6 5 r m 0 1 l 1 为宣 原永经过软化磊 残余鹩硬发哥戳降兔零 但是姥过程蠢嚣个特点 囝承受每一个锷或镁离子都换成疆 个钠离子 因此水中总的离予的浓度没有变化 o 由于阴离子成分没有发生变化 故 软化后水的酸碱度不变 镳型褪镕誓经过数纯交按嚣交戒钙型或镶型麴 绥躅8 q 0 豹n a c l7 又溶渡再生 使之恢复钠型感继续使用 r 2 c a 戏m g 2 n a c i 一2 r n a c a 或m g c 1 2 1 11 这样静软化承不髓麓佟锅炉耀承 嚣茺孤瘩中豹碳酸氢钙经镪离子复戒嚣生成豹 n a h c 0 3 臆水进入锅炉 被加热聪会发生如下的热分解反应的碱性 2 n a h c 0 3 一n a 2 c 0 3 h 2 0 c 0 2 1 1 2 n a 2 c 0 3 氇o 一2 n a 0 珏 c 0 2 1 1 3 因此对于碱度较高的原水 霰要避雩亍软化和降碱联合处理 可以采用以下几种不同的 方法 国镝离子交换 硫酸降碱处理商钠离子交换软佬静拳溶滚串挺入逶爨熬辘酸 使之 发生查爨下麴中魏反应 2 n a h c 0 3 h 2 s 0 4 n a 2 s 0 3 h 2 0 c 0 2 1 1 4 反应中产生的c 2 可良经避耱气柱耩出 石灰 钠离子交换反应处理先向原水中加入五灰 使之与其中的盐类发生反应 1 2 第一章综述 c a h c 0 3 2 c a o 一2 c a c 0 3 h e of 1 1 5 1 借以可除去原水中的大部分碱度和部分的硬度 残余碱度一般为 0 8 1 2 m m 0 1 l 后来的水经过过滤除去沉淀物 再进行钠离子交换处理后进一步除 去水中的硬度 2 氢一钠离子交换软化系统 将碱性硬水分别经过h 型强酸性阳离子交换树脂和n a 型强碱型阳离子交换树 脂处理 可以同时实现水的软化和脱碱 如下式 2 r n a c a 或m 十 一r 2 c a 2 n a 十n 1 6 2 r h c a 十 或m g z 一r 2 c a 2 h 1 1 7 矿 h c 0 3 一h 2 0 c 0 2f 1 18 水经过氢离子交换树脂交换后呈酸性 再经过钠型树脂吸附酸性溶液中的氢离 子 消除了软化水中的酸性 该法按氢离子交换柱与钠离子交换柱连接方法不同 又 分为以下几种 氢 钠离子并联软化系统原水经过分配装置分成两路 分别流经氢型离子交 换柱和钠型离子交换柱软化 经过氢型离子交换树脂软化的出水为酸性软水 经过钠 型离子交换树脂软化的出水为碱性软水 两股水混合后 经过脱气柱除去游离的二氧 化碳 o 氢 钠离子串联软化系统原水经过氢型离子交换树脂处理后 出水与另一部 分原水混合 以降低原水中的碱度 混合后 经过脱气柱除去游离的二氧化碳 进入 钠型交换柱进行软化处理 o 氢一钠离子双床软化系统在一个离子交换柱中装有氢型离子交换树脂和钠 型离子交换树脂各一层 原水先流经上层的氢型离子交换树脂处理后呈酸性 再经过 下层的钠型离子交换树脂处理以除去水中的氢离子 3 其他系统 铵 钠离子交换软化系统铵 钠离子交换软化系统的出水中含有铵 钠离子 进入锅炉后在高温下铵盐和钠盐分解所生的碱在炉内而达到降碱的目的 该法的优点 是设备简单 投资省 但是在操作上不容易控制 o 氯 钠离子交换软化系统原水先经过c l 型离子交换树脂反应 水中的h c 0 3 及s o 2 与离子交换瑚骝中的c r 交换除去碱度 出水再经过钠型离子交换树脂软化 该法的优点是操作简单 设备投资省 1 7 4 2 除盐水 纯水和高纯水设备 通过离子交换反应将原水中的所有的溶解性的盐类以及游离态的酸碱离子除去 可以制取除盐水 去离予水在现代工业中的重要性越来越大 与其他的方法相比 离 子交换技术无论在经济上还是在制取水的质量上都有无可比拟的优点 因此在很多的 工业部门得到普遍的应用 1 离子交换除盐工艺 用离子交换树脂制取去离子水的工艺过程是使原水先通过强酸性阳离子交换树 脂除去阳离子 再通过强碱型阴离子交换树腊去掉阴离子 选用何种除盐水系统和设 备主要依据 首先 用户要求确定的出水质量及系统产水量 其次 进水水质资料 2 纯水 高纯水的制备 纯水或高纯水在工业部门 科研机构 尖端技术领域中有广泛的应用 纯水 高 纯水与除盐水在处理对象和水质指标上虽然没有明确的区分界限 但是有一定的差 别 通常以电导率及残余含盐量对纯水 高纯水与盐水作为的区分 一般认为以去掉 昆明理工大学硕士学位论文 水中的无机盐为主要目标 同时除去了水中的部分机械类杂质和有机物质 高纯水除 对水中残余无机盐的含量要求极严格以外 对水中的各种金属离子的含量 有机物的 含量 微粒粒径 微生物的数量均有严格的指标 纯水系统的对象与高纯水的相同 但是出水水质没有高纯水的系统那么严格和全面 超纯水则系水质接近于理论值的纯 水 纯水及高纯水制备通常包括预处理 脱盐和后处理三个部分 每一部分又可以根 据不同的情况采取不同的工艺组合 其中 离子交换系统的选取 应综合考虑制备水 最 运行方式 进入该系统的原水的水质及用户对出水水质的要求进行 可参考表1 2 混合离子交换反应彻底 出水水质高 但是混合床再生需要先利用树脂密度差将 阴离子交换树脂与阳离子交换树脂分开 再分别进行再生处理 这是混合床工艺的缺 点之一 1 7 4 3 废水处理 用离子交换树脂处理工业废水不仅是一种重要的环境保护措施 还可以回收各种 有用物质和水资源 化害为利 变废为宝 废水处理是目前离子交换应用的一个重要 的领域 对于含重金属的废水 例如含汞 铬 铅以及放射性的物质的废水处理 离 子交换是很有效的方法 表1 2 出水水质电阻率 1 0 4 0 c m采用系统组合方式 5 0单级复床k t a k a s a 双级复床k t a k a 双级复床k t a s k a 5 0 3 0 0 单级混合床 k a 复床混合床k t a s 一 针 a 复床混合床 k t a k a 单级混合床 k a 双级混合床k 十a s k a 5 0 0 1 0 0 0 或更高 双级混合床 k 峨一i a 复床混合床k t a k a 复床混合床 k t a s a k a 注 k 为强酸性阳离子变换树脂 为强碱性阴离子交换树脂 a s 为弱碱性阴离子交换树脂 t 为 脱气柱 x 为混合柱 水银法电解生产烧碱的工厂排出含汞废水可以用离子交换法除汞 汞在过量的氯 离子存在的条件下能生成稳定的络合阴离子 h g c l 4 2 可以用强碱性阴离子交换树脂来 吸附除去 电镀厂排出的含c 1 0 4 2 废水 铬酸毒性很大 仅次于氰化物 必须处理掉 可以用 阴离子交换树脂来吸附 再用n a o h 溶液再生得含n a 2 c r 0 4 的再生废液 然后用h 式 阴离子交换树脂将它转化为浓度较高的铬酸 重新供电镀使用 1 7 4 4 其它 含碘卤水中的i 离子可以用离子交换法提取 为了提高树脂的利用率 可以先向卤 1 4 嘉一章综述 中逶入氯气 佼部分豹i 氧化孺形成嚣离子 然霜翅强碱性驵离子交换树脂吸跗a 畈 1 3 离子的树腊用n a c i 与n a o h 溶液处瓒 傻l f 离子解暇 解吸溶液躅h 2 s 0 4 液 化即珥辑出碘 昆明理工大学硕士学位论文 第二章实验研究意义和方案的选择 2 1 研究的意义 硒是人类必须的微量元素 但浓度稍微增加一点是很危险的 在我国许多的地下 水中硒含量超标严重 甚至有的地下水中硒超标高达2 0 0 4 0 0 如云南省曲靖地区 会泽县 红河洲个1 1 3 市等地区 这些地区水体中硒超标主要的原因是个别水体流经含 硒高的地层 另一个是含硒工业废水的污染 使水体中硒含量升高 一般清洁的天然 水中 硒主要是以无机物的六价硒或四价硒的形式存在 特别在矿泉水中有时含有负 二价硒 工业废水中常含有各种价态的硒 因此受含硒工业废水污染的水体中 常含 有各种价态的硒 典型的硒污染事列是2 0 世纪8 0 年代初期 发生在美国加利福尼亚 州k e s t e r o n 水库 含有硒的废水直接排放到水库 l 硒进入食物链 由于生物累积导 致水鸟死亡和停止繁殖 胎儿畸形等发生 我国的陕西省紫阳和湖北省恩施硒中毒病 区 主要也是水中硒偏高进入食物链所致 由于作为必不可少的微量元素的浓度和造成硒中毒的浓度之间的安全范围特别 的微少 使得硒成为特别重要的生活饮用水水质指标之 目前我国规定饮用水中的 硒含量不得超过1 0 u g 1 随着工农业生产的发展 水体遭受硒污染越来越严重 水体 硒超标的现象也很普遍 另外水资源的缺乏 特别是山区水资源短缺严重 对含硒量 高的水资源开发利用具有重要的现实意义 国内外对含硒水处理的方法成熟的很少 大部分的处理方法正在进行研究中 对 受微量硒污染的原水处理的研究更少 还在处于起步阶段 国内外很少涉足 没有现 成的处理工艺或方法套用 因此开发经济实用 有效的受微量硒污染的原水处理技术 系统她进行含硒原水处理工艺的研究有十分重要的意义 本课题借鉴国外已有的科研基础和先进技术 提供含硒原水水质处理技术 本课 题开展含硒原水处理工艺研究开发含硒原水水质处理新技术 探讨处理机理 揭示处 理影响因素等具有重要的实际意义和广泛的应用前景 对控制水体中硒超标具有重要 意义 2 2 方案的选择 地下水中硒超标 硒主要是以无机的硒酸根离子s e 0 4 2 和亚硒酸根离子s e 0 3 形式存在 通常无论工业废水还是受硒污染的原水 或水体流经含硒高的地层的硒超 标的地下水中 亚硒酸根离子s e 0 3 2 比硒酸根离子s e 0 4 2 更为普遍 硒及其化合物均 为巨毒物质 但是亚硒酸盐比硒酸盐的毒性更大f 2 1 因此本课题主要以四价硒酸根离 子去除为重点 我国饮用水的标准规定 其总硒的浓度不大于t o u g l 所以对于含 硒的原水采用常规的处理方法达到如此低的浓度是十分困难的 本研究主要采用离子交换法去除水中的硒 用离子交换树脂吸附原水中的硒酸根 和亚硒酸根离子 同时进行了吸附理论研究 提出离子交换树脂脱硒的机理模型 目前 国内用离子交换树脂法对原水中硒的去除研究很少有报道 国外大多数研 1 6 第二章实验研宄意义和方案的选择 究仅限于用离子交换法去除工业废水中的硒 因此本课题的开展不仅对我国地下水中 硒超标的控制有重要的意义 而且对废水中硒污染控制领域的研究也有重要的现实意 义 昆明理工大学硕士学位论文 第三章离子交换树脂的选择及预处理 3 1 树脂的选用眦3 离子交换树艏的种类繁多 因藏选蠲适合的褥脂怒十分重要的 树脂的逢瘸与分 离组合的性质 离子的季中类与形式 体系特点 浓度 p h 僮等分鹱条件 以及分离 要求等因索有关 一般来说 应选择容量大 选择性好交换速度快 强度高 易辩生 价廉翁得韵裙脂 3 1 1 选择嫩脂的基本要求 1 交换容量谶大 同体积离子交换树脂能吸附的离子越多 一个交换周期的制 永量越大 弱酸性离子交换橱黪或弱碱梭离予交换樽黪比强碱经离予交换挺脂或强酸 性离子交换树脂容爨大 在同类离子交换树熙中 交联度小的离子交换树腊要比交联 度大的离子交换树脂交换容量大 这在选择离子交换树脂时应予考虑 2 檄据簧扶藩东串除去豹离子静褴痿选择离子交换 黠骀 如巢哭嚣除去交换戳 附性弱的离子 则必须选用强酸性离子交换树脂成强碱性离子交换树腊 3 根据出水水质选择离子交换树脂 如果只需要除去部分脱箍 可以选用强酸 瞧粥离子交换褥骀帮弱碱梭阴离子交换瓣嚣 0 台健焉 翅暴必缀完全脱盐制备缝承或 超纯水 则需疆选择强酸性离子交换树月鞋和强碱性离予交换树脂配合使用 4 根据原水中的杂质的成分选择离子交换树脂 如果原水中有有机物较多或要 去除的离子的半径较大 应该选用交联爨孔孔径较大翡离予交按树耱 尽量选择高强 嶷大孔离子交换挝脂 5 寞理选用混合床用离子交换树脂 混合床用离予交换树脂较多是强酸 强碱性 鹣子焚捩梧稻翁组台 6 合理选用双层床用离子交换撼鼹 双层威鼹燕子交换樾骀 弱型离子交换辫 脂配合使用 以便利用强型离子交换树脂再生后的再生液来再生弱型离子交换树脂 减少褥生剂静消耗 降低箭求成本 3 1 2 树脂种类选撵 1 被分离组分是阳离子 如无机阳离子 育机碱性阳离子 络合阳离子时 可 以采耀疆离子交换褥瑟 被分离缢分是溺离予 如无梳溺离子 有机藏径阴离子 络 合阴离子时 可以采用阴离子交换树脂 但是这并非是绝对的 为了提裹分离效果 可以调节介质条件 使分离组分改变存在形态 1 0 u e c l 姆这爨势透露瓣 含毯翁缝渗承簌秀藜滁蘸疆瓣粪3 5 枣辩巍 箕臻鼷鼹去簸攀为 1 0 0 3 5 小时藤 硒的去除率开始下降 5 0 小时看出承中硒静浓度开始超标 辩达 剡穿透对闽 移 勰lx 7 强溅莲黧薅予交按樽骚滁舔袋辩餐潼装嚣予f r e u n d t i e h 薮辫搂型 诗篓 出2 0 1 7 强碱性阴离予交换树脂f r e t m d l i c h 吸附公式 譬 4 8 7 2 5 9 c 3 4 4 9 疆鹱理王天学颤 i 学链 a 文 1o 树脂的褥生 在相同的条件下对氯氧化钠 氨水 氯化钠和氨氯化钠混合液三 种再生溶剂进行选择 实验结果表明氢氧化钠为最适意的再生剂 不同浓度的氢瓴化 獭对褥骚熟再生鸯影响 褥您6 的氢鬟佬镳意最佳弱褥生溶渡 实毅结果还表骥 糖 精褥生嚣麓交浃麓力并不隧蒋再生匏次数增加两麓藏 11 在以往方法除硒的研究中 对四价硒的去除效粜比较好 而对六价硒的去除效 果蕴 因此对六价硒去除一媛没有得到解决 而本研究去除六价硒的效率能达到9 5 娃上 硒的去除效果锝到明照提裹 这是本论文剑耨之处 8 2 展望 菠羞工照生产的不凝发震 求俸遭受硒污染越来越严重 农莽孛繇超标夔骥蒙缀 落遍 贯箨窳体流经含硒嵩静蘧层时 超泉承 逮下窳豹硒超括 闽辩对于永搽源 缺乏的地区 开发利用含硝掇高的水资源很有必要 因此 开发研究实用 经济 有 效的受微量硒污染的原水处理技术具有十分重要的意义 本文采用了离予交换法去除水中的硒 除硒效果好 无论是硒羧根离子还是艇硒 羧曝褰予豹去狳都缝这蘩9 5 教上戆去狳搴 霆蘧弱逡耱方法霹磋瓣处理翅疯 搽作 简便 实用性强 对含硒离的水的应用魄具有重要的现实意义和广阔的前景 鼗落 澎 本文是在导师施永生教授 王琳副教授的悉心指导下完成的 他们治 学严谨 坚持精益求精 对待学宝言传身教 严格要求 注重基本恩恕 繁本方法的培葵和渗遴 在读硕士磷究生龅避三年里 耳满目染 受黼鹱 泼 这 切成为我一生宝贵的财鬻 同时 我深深感谢环工学院宁平老师 陈建中老师 孙佩石老师 侯 嘴甓老辩等老舞囊建王学虢戆涂拣蜂老妻季 张搀豢雾雾 谢老帮在学习上秘 生活上给予的指导和关心 特别感谢张梅老师在实验上给予极大的帮助 就外 我要感谢爨滔娟 刘翻莲 吕箕举 黄辉 蕊海燕 李贤胜 肖文平 鲞军等同学在实验上的帮助和学习上的有益探讨 霜露 熊潆嚣嘉亲人翻矮友翁关心 鼓灏潮支持 垦坚堡 j 查笺鲎堡垒苎 参考文献 1 3r e g e m a h e s ha e t a l s e l e n i u mr e d u c t i o nb yad e n i t r i f y i n gc o n s o r t i u m b i o t e c h n o l o g y a n d b i o e n g i n g n e e r i n g v 0 1 6 2 n o 4 p p 4 7 9 4 8 4 2 栋藩平 硒营棼研究的最瑟避疑 v o l 2 4 n o 22 0 0 2 2 4 2 p 4 5 5 1 f 3 化工褂科全书 第1 7 卷 化学工北出版社 1 9 9 8 4 国家环保局等 水和废水监测分析方法 第三版 中国环境科学出版社 1 9 8 9 p 2 0 0 5 b a e s a u e t a l a d s o r p t i o n a n di o n c o n t a m i n a n t si na na m i n em o d i f i e dc o c o n u tc o i r n o7 0 e x c h a n g e o fs o n i c g r o u n d w a t e r a n i o n w a t e rs c i e n c ea n d t e c h n o l g y v 0 1 3 5 6 凌永乐 化学元素的发现 科学出版粒 1 9 8 1 7 c a r l o e l e t a l r e m o v a lo f s e t e n k u n f r o mw a t e rb ys l o wa n df i l t r a t i o n w a t e rs c i e n c e a n d t e c h n o l g y v o l 2 6 n o9 1 1 p p 2 1 3 7 2 1 4 0 1 9 9 2 8 k u a n w e n h u i e t a t r e m o v a lo f s e i v a n ds e v 0 f r o mw a t e r b y a l u m i n u m o x i d e c o a t e e ls o u n d w a t e rs c i e n c ea n d t e c h n o l g y v 0 1 3 2 n o3 p p 9 1 5 9 2 3 1 9 9 8 9 d r e wh a n s ee ta l s e l e n i u mr e m o v e lb yc o n s t r u c t e e lw e t l a n d s r o l eo fb i o l o g i c a l v o l a t i l i z a t i o n e n v i r o r m e n t a ls c i e n t i e ea n da n d t e c h n o l g y v o l 3 3 n o 5 p p 5 9 1 5 9 7 1 9 9 8 f 1 0 lg e r h a r e l t m a t t h e wb e ta l r e m o v a lo fs e l e n i u mu s i n gan o v e la l g a l b a c t e r i a l p r o e s s r e s e a r c hj o u r n a lo ft h ew a t e rp o l l u t i o nc o n t r o l f e d e r a t i o nv 0 1 6 3 n o 5 p p 7 9 9 8 0 5 1 9 9 1 1 1 l l o s im e f r a n k e n b e r g e rw t t r e d u c t i o no fs e l e n i u mo x y a n i o n s 跨e n t e r o b a c t e r c l o a c a es l d l a 一1 i s o l a t i o na n dg r o w t ho ft h eb a c t e r i u ma n di t s e x p u l s i o no fs e l e n i u m p a r t i c l e s a p p le n v i r o nm i c r o b o l v 0 1 6 3 p p 3 0 7 9 3 0 8 4 t 1 9 9 7 1 2 1 舔袜 末链溪薅离子交换耱耩 j 隶 承藉逛力窭敝柱 1 9 8 9 6 9 13 s t e i n b e r gn a e ta l n i t r a t ei st h ep r e f e r r e de l e c t r o na c c e p t o ef o rg r o w t ho ff r e s h w a t e r s e l e n a t e r e s p i r i n gb a c t e r i a a p p l e n v i r o nm i c r o b i o l v 0 1 5 8 p p 5 2 6 4 2 8 1 9 9 2 f i 4 何炳林 黄文强 离子交换 吸附掰脂 上海 上海科技教育出版社 1 9 9 5 p p 9 3 1 3 3 1 5 钱庭宝 离予交换应瘸技术 天津萋嘻学技术逡叛享主 天津 1 9 8 4 年 p p 3 3 7 7 1 6 姜志新等 离子交换分离工程 天津大学出版社 1 9 9 2 年 p p 2 7 3 7 f 1 7 严瑞焱 水处理剂用手册 第三版 化学工业出版社 北京 2 0 0 3 年 p p 6 0 5 6 4 1 l 羽羁 鑫华 乏学工程手蓊 第嚣瓣 纯学工整爨舨享主 t 京 1 9 8 9 年 p p l t m 一1 7 5 1 9 r l p e r r y 著 p e r r y 化学工程手册 第六版下卷 化学工业出版社 北京 1 9 9 3 年 p p l 8 f 2 0 蒋维钧 新裂传质分离技术 纯学工业出版社 j b 京 1 9 8 9 年 p p 1 2 0 一t 3 7 2 l 德格雷蒙公司编 水处理手册 中国工业出版社 北京 1 9 8 3 p p 2 1 7 2 3 5 1 2 2 e n c y c l o p e d i a o f c h e m i c a lt e c h n o l o g y i o ne x c h a n g e v o l 1 4 f o u r t h e d i t i o n t 9 9 2 p p 2 3 4 2 4 5 2 3 e n c y c l o p e d i ao f c h e m i c a lt e c h n o l o g y i o ne x c h a n g e v 0 1 1 4 t h i r d e d i t i o n 1 9 8 7 5 2 参考文献 一 m m h h p 一一 p p 3 9 3 4 5 9 2 4 惫黧等 工照承处理技本游答及褰蠲鼗鬟 燕二蔽 l l 衷 伲学王蹙毒蹑毒主 1 9 9 8 p p l 3 4 1 3 7 2 5 余经海 工业水处理技术 化学工业出版社 北京 1 9 9 8 年 p p 7 8 9 0 f 2 6 闻端梅 王在忠 高纯水制备及检测技术 北京 科学技术出版社1 9 9 7 年 p p 5 6 8 9 2 7 许绦久 安煮年 给承处攥理论与设诗 北京 中鏊建筑工韭出敝毂 1 9 9 1 2 8 杨智宽 韦进宝 污染控制化学 武汉 武汉大学出版社 1 9 9 9 2 9 1a m e r i c a r lw a t e rw o r k s a s s o c i a t i o ns o c i e t yo f c i v i le n g i n e e r s w a t e rt r e a t m e n tp a n t d e s i g n 1 9 9 8 3 翅夏簿薅 离子交换撼蘧 豫学工遂爨叛柱 袁 1 9 8 3 年 p p 4 2 4 7 31 d o r f i l e r k i o ne x c h a n g e r s a n n a r b o rs c i e n c ep u b l i s h e r s a n na r b o r 1 9 7 2 p p 4 4 5 6 3 2 沈众玉 陈晓霞 离子交换法从发酵液中掇取谷氨酰氨工艺的研究 离子交换 与吸附 1 9 9 8 1 4 2 9 7 1 0 3 3 3 车泶睿 离子交换法治理含硒疲东 工渡求处理 v o l 1 3 n o 1 p p l 2 3 0 3 4 兰文艺 邵刚 实用环境工程手册 化学工业出版社 北京 2