離子交換樹(shù)脂在堿性水體中的除鐵試驗(yàn)研究

李 艷，羅紅兵

(內(nèi)蒙古博源工程有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000)

參考文獻(xiàn)

科 學(xué) 試 驗(yàn)

離子交換樹(shù)脂在堿性水體中的除鐵試驗(yàn)研究

李 艷，羅紅兵

(內(nèi)蒙古博源工程有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000)

研究離子交換樹(shù)脂在堿性水體中除鐵的應(yīng)用情況，采用不同型號(hào)的離子交換樹(shù)脂通過(guò)流動(dòng)床吸附考察其在堿性水體中的除鐵性能。結(jié)果顯示，進(jìn)口的IRC-747和國(guó)產(chǎn)的LSC-500兩種樹(shù)脂在堿性環(huán)境下均具有較好的除鐵效率，并且國(guó)產(chǎn)的LSC-500樹(shù)脂的性能優(yōu)于進(jìn)口的IRC-747，在體積流量為3 BV/h的條件下，除鐵效率最高可達(dá)到90%，且再生成本低。

離子交換樹(shù)脂；堿性水體；除鐵；比較；研究

在氯堿化工的生產(chǎn)中，由于設(shè)備的腐蝕及原料中帶入的鐵離子會(huì)影響產(chǎn)品的品質(zhì)，特別是pH較高的原料液中的鐵離子會(huì)使產(chǎn)品的顏色發(fā)黃，因此，降低并控制堿性原料液中的鐵含量在氯堿化工的生產(chǎn)中具有重要的意義。

從溶液中去除鐵離子的方法主要有化學(xué)沉淀法、電滲析法、離子交換法、溶劑萃取法和乳化液膜法等[1]?；瘜W(xué)沉淀法[2]要加入Na2S，產(chǎn)生大量有毒的硫化氫氣體，會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境及工人的身體健康帶來(lái)危害，并且會(huì)使產(chǎn)品中帶入新的雜質(zhì)。電滲析法、溶劑萃取法和乳化液膜法由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面的原因，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化較困難[3]。而離子交換法[4-5]由于其工藝先進(jìn)簡(jiǎn)單，交換樹(shù)脂使用壽命長(zhǎng)，交換量大，再生后可反復(fù)使用，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和人的健康有一定的改善，近年來(lái)受到人們的關(guān)注，也是研究應(yīng)用較多的一種有效方法。本文考察了進(jìn)口的IRC-747和國(guó)產(chǎn)的LSC-500兩種樹(shù)脂在堿性環(huán)境下的除鐵效率，針對(duì)國(guó)產(chǎn)的LSC-500樹(shù)脂進(jìn)行了再生成本的估算，為國(guó)產(chǎn)樹(shù)脂在堿性溶液中的除鐵提供實(shí)際應(yīng)用的數(shù)據(jù)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原料和試驗(yàn)裝置

堿性水體中含一定的鹽分，主要成分有碳酸鈉、碳酸氫鈉、氯化鈉、硫酸鈉和少量的有機(jī)質(zhì)，該水體中的鐵主要以二價(jià)離子形式存在。IRC-747為進(jìn)口樹(shù)脂，LSC-500為國(guó)產(chǎn)的樹(shù)脂。

在試驗(yàn)中，采用流動(dòng)床處理堿性水體，試驗(yàn)裝置示意圖見(jiàn)圖1。有機(jī)玻璃管高度為1.2 m，內(nèi)徑為40 mm。

圖1 試驗(yàn)裝置示意圖

1.2 藥品與儀器

主要試劑：鹽酸、氫氧化鈉、鄰菲啰啉、氨水、乙酸-乙酸鈉緩沖溶液、抗壞血酸。

主要儀器：電子天平、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(帶10 mm比色皿)、電爐、有機(jī)玻璃柱、計(jì)量泵。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)中所處理的堿性水體的鐵含量大約20 mg/L，試驗(yàn)過(guò)程包括樹(shù)脂的預(yù)處理、吸附和再生三個(gè)步驟。

樹(shù)脂的預(yù)處理是將1 L的樹(shù)脂裝入有機(jī)玻璃柱，先用水洗至pH=8，再用4%的鹽酸以1.5 BV/h的流速洗2 h，然后用水洗至pH=5～7，接著用2%氫氧化鈉以1.5 BV/h的流速洗2 h，最后用水洗至pH=8，備用。

樹(shù)脂的吸附是將堿性含鐵水體以一定的流速通過(guò)預(yù)處理后的樹(shù)脂，該水體的pH值為10，溫度為25 ℃，用鄰菲啰啉分光光度法檢測(cè)不同時(shí)間點(diǎn)處理后水體中的鐵含量，考察樹(shù)脂的除鐵效率。樹(shù)脂的再生步驟同樹(shù)脂的預(yù)處理過(guò)程一致。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩種除硼樹(shù)脂性能比較

將體積為1 L的IRC-747和 LSC-500兩種樹(shù)脂分別裝入兩個(gè)有機(jī)玻璃柱，經(jīng)預(yù)處理活化后，將堿性含鐵水體以3 BV/h的流速通過(guò)該樹(shù)脂，測(cè)定處理后水體不同時(shí)間鐵的含量，考察樹(shù)脂的吸附性能和除鐵效率。

圖2 處理后水體的鐵含量和時(shí)間的關(guān)系

圖3 樹(shù)脂的除鐵效率隨時(shí)間的變化關(guān)系

由圖2、圖3可以看出，IRC-747和 LSC-500這兩種樹(shù)脂在堿性環(huán)境下針對(duì)二價(jià)鐵均具有較好去除效果。其中IRC-747前38 h的除鐵率在50%以上，最高可達(dá)到84%。LSC-500的效果更好，前30 h除鐵效果非常明顯，保持在75%以上，48 h除鐵效果在50%以上，最高達(dá)到90%，該樹(shù)脂的吸附容量大，吸附時(shí)間長(zhǎng)。

2.2 成本費(fèi)用估算

采用LSC-500樹(shù)脂，生產(chǎn)中按照50 m3/h的流量處理該堿性水體，除鐵率保持在50%以上，其成本估算如表1所示，生產(chǎn)中采用2%的鹽酸和2%的氫氧化鈉溶液再生樹(shù)脂即可滿(mǎn)足生產(chǎn)的要求。

表1 LSC-500樹(shù)脂的成本費(fèi)用估算

3 結(jié) 論

從試驗(yàn)結(jié)果看，進(jìn)口IRC-747和國(guó)產(chǎn)LSC-500這兩種樹(shù)脂在堿性環(huán)境下針對(duì)二價(jià)鐵均具有較好去除效果，其中LSC-500的效果最好，前48 h除鐵效果在50%以上，最高達(dá)到90%，完全可以替代進(jìn)口的IRC-747樹(shù)脂，生產(chǎn)中每處理1 m3堿性水體的再生成本較低，大約為1.36元/m3。

參考文獻(xiàn)

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TQ051.8

A

1005-8370(2017)03-14-03

2017-02-21

李艷(1984—)，女，內(nèi)蒙古鄂爾多斯市，內(nèi)蒙古博源工程有限責(zé)任公司，碩士研究生，中級(jí)工程師，從事化工工藝研發(fā)。