廢棄強(qiáng)堿性苯乙烯系陰樹脂復(fù)蘇技術(shù)優(yōu)化研究與評(píng)價(jià).pdf

1、隨著工業(yè)水源中污染物種類的增加,工業(yè)水處理領(lǐng)域中常用的離子交換樹脂受到的污染情況日趨復(fù)雜和嚴(yán)重。樹脂污染會(huì)影響離子交換系統(tǒng)的運(yùn)行效果,出現(xiàn)正洗水量上升,制水周期下降,出水水質(zhì)變差并對(duì)溫度和流速的敏感程度增加等現(xiàn)象。這些問題都會(huì)使得樹脂使用壽命減少,嚴(yán)重時(shí)需對(duì)樹脂進(jìn)行報(bào)廢處理,為企業(yè)帶來額外經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的同時(shí)亦造成了不必要的資源和能源浪費(fèi)。樹脂的復(fù)蘇是指以去除樹脂污染物為途徑,恢復(fù)樹脂交換容量繼而延長樹脂使用壽命為目的一種技術(shù)手段。本研究以應(yīng)

2、用廣泛的強(qiáng)堿性苯乙烯系陰樹脂為例,在結(jié)合原有復(fù)蘇方法和工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)現(xiàn)有樹脂復(fù)蘇技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化,以實(shí)現(xiàn)廢棄樹脂回用目的以及降低企業(yè)運(yùn)行成本和節(jié)約可利用資源的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)雙重意義。
　　以某熱電責(zé)任有限公司除鹽水處理系統(tǒng)1＃陰床中的強(qiáng)堿性苯乙烯系陰樹脂為研究對(duì)象,對(duì)其污染特性進(jìn)行分析,確定了該樹脂鐵污染和有機(jī)物污染含量分別為347.2mg/L(≥6000mg/L樹脂報(bào)廢),3699.4mg/L(≥2500mg/L樹脂報(bào)廢)。樹脂以

3、有機(jī)物污染為主。通過鐵污染的洗脫實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)鐵的去除并未對(duì)樹脂交換容量的恢復(fù)起到明顯改觀。通過有機(jī)物污染的洗脫實(shí)驗(yàn)研究確定了針對(duì)有機(jī)物污染的基本復(fù)蘇工藝A,即對(duì)25ml樹脂樣品進(jìn)行復(fù)蘇,復(fù)蘇液總體積100ml;復(fù)蘇藥劑10％NaCl+4%NaOH,復(fù)蘇溫度40℃,復(fù)蘇時(shí)間10小時(shí)。工藝A復(fù)蘇后樹脂強(qiáng)堿基團(tuán)交換容量為2.72mmol/g,最大再生交換容量為3.58mmol/g。強(qiáng)堿基團(tuán)交換容量較復(fù)蘇前樹脂提升22%。同時(shí),通過三維熒光光譜

4、掃描確定了污染樹脂的有機(jī)物組成以紫外區(qū)類富里酸和可見區(qū)類富里酸為主,并含有少量的簡單芳香蛋白類物。
　　對(duì)有機(jī)物污染基本復(fù)蘇工藝進(jìn)行優(yōu)化。基于污染物與污染物、污染物與樹脂之間的相互纏繞和絡(luò)合作用理論,分別從復(fù)蘇藥劑和復(fù)蘇工藝流程兩方面對(duì)傳統(tǒng)的復(fù)蘇工藝進(jìn)行優(yōu)化。通過氧化劑與鹽堿液分離強(qiáng)化“斷鏈”作用,在使用安全條件下提升氧化助劑的濃度,縮短氧化時(shí)間和溫度,并采取分次洗脫與純水沖洗交替進(jìn)行以強(qiáng)化樹脂“溶脹擠壓”作用的方式,提出一種新型

5、的針對(duì)嚴(yán)重有機(jī)物污染的強(qiáng)堿性苯乙烯系陰樹脂復(fù)蘇工藝,即短時(shí)氧化工藝。該復(fù)蘇后的樹脂強(qiáng)堿基團(tuán)交換容量為3.32mmol/g,最大再生交換容量為3.62mmol/g。強(qiáng)堿基團(tuán)交換容量較復(fù)蘇前舊樹脂提升49%,最為接近新樹脂(強(qiáng)堿基團(tuán)交換容量為3.72mmol/g,最大再生交換容量為3.89mmol/g);在實(shí)驗(yàn)室模擬運(yùn)行條件下,復(fù)蘇前樹脂的制水周期為16小時(shí),正洗時(shí)間為95分鐘;短時(shí)氧化工藝復(fù)蘇后樹脂的制水周期為26小時(shí),正洗時(shí)間為52分鐘

6、,其制水周期較復(fù)蘇前提高了63%,正洗時(shí)間較復(fù)蘇前降低了45%。
　　同時(shí),對(duì)短時(shí)氧化工藝在氧化前、后的有機(jī)洗脫物進(jìn)行了三維熒光光譜表征,發(fā)現(xiàn)在氧化步驟中和氧化步驟后洗脫液中可見區(qū)類富里酸峰(PeakBVis-FA)均消失,表明經(jīng)過短時(shí)氧化后,污染樹脂的腐殖質(zhì)分子量組成、芳香程度等性質(zhì)明顯改變,性質(zhì)穩(wěn)定、分子量相對(duì)較高的芳香性類富里酸物質(zhì)即Vis-FA被氧化劑氧化,轉(zhuǎn)化成一些分子量相對(duì)較低,熒光效率較高的的有機(jī)質(zhì),且短時(shí)氧化對(duì)污染

7、在樹脂上的有機(jī)物性質(zhì)的改變是穩(wěn)定、持續(xù)且不可逆的,進(jìn)而從洗脫物性質(zhì)的角度證實(shí)了短時(shí)氧化作用對(duì)纏繞附著在樹脂上的大分子長鏈有機(jī)物的“破壞”作用,為其對(duì)樹脂有機(jī)污染物洗脫效能的優(yōu)越性提供了理論依據(jù)。
　　另從樹脂顆粒強(qiáng)度、樹脂功能基團(tuán)降解行為、樹脂表面形貌與結(jié)構(gòu)完整度三個(gè)方面對(duì)短時(shí)氧化復(fù)蘇工藝的安全性進(jìn)行了評(píng)價(jià),證實(shí)了該復(fù)蘇工藝安全可靠,不會(huì)對(duì)樹脂造成損壞。
　　以該新型復(fù)蘇工藝為基礎(chǔ),對(duì)樹脂復(fù)蘇回用工程進(jìn)行了初步方案設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)