大孔陰離子樹(shù)脂吸附水中硝酸鹽的行為與機(jī)理研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高,我國(guó)水資源境況卻越來(lái)越差,其中水體中硝酸鹽的污染已成為我國(guó)飲用水污染中的一個(gè)主要問(wèn)題,而如何實(shí)現(xiàn)低成本、快捷高效去除水中硝酸鹽已成為凈水處理工程界的主要難題之一。
　　通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外水體中硝酸鹽污染的情況、硝酸鹽對(duì)人類的直接及間接危害以及導(dǎo)致我國(guó)水體中硝酸鹽超標(biāo)的主要原因,對(duì)比目前可用于去除硝酸鹽的技術(shù),如生物法、化學(xué)法、吸附法和離子交換法等的優(yōu)缺點(diǎn),闡釋了離子交換法是目前最具有發(fā)展前景的去除

2、飲用水中硝酸鹽的技術(shù)。
　　選用英國(guó)漂萊特A520E樹(shù)脂和國(guó)產(chǎn)HZ-222樹(shù)脂作為離子交換材料,進(jìn)行了去除水中硝酸鹽污染的試驗(yàn)研究。通過(guò)考察樹(shù)脂對(duì)硝酸鹽的吸附行為、試驗(yàn)條件對(duì)吸附容量的影響、擬合吸附動(dòng)力學(xué)模型、動(dòng)邊界控制模型、熱力學(xué)模型,以期解明兩種樹(shù)脂對(duì)硝酸鹽吸附的原理,進(jìn)而指導(dǎo)工程實(shí)踐和新型高效、廉價(jià)的大孔型離子交換樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)。
　　通過(guò)以上試驗(yàn)研究,取得研究結(jié)果如下:
　　(1)兩種樹(shù)脂吸附NO3-的動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)結(jié)

3、果表明,兩者的吸附平衡時(shí)間均為60min時(shí),A520E樹(shù)脂和HZ-222樹(shù)脂在20℃時(shí)的吸附量分別為14.947mg/g、21.647mg/g。兩種樹(shù)脂對(duì)水中NO3-的吸附動(dòng)力學(xué)可較好地符合準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型;樹(shù)脂吸附速率由顆粒擴(kuò)散控制,因此,可通過(guò)減小粒徑和增大孔徑提高該類樹(shù)脂的吸附NO3-的容量。
　　(2)兩種樹(shù)脂對(duì)NO3-的吸附符合Langmuir吸附等溫模型;兩種樹(shù)脂的吸附過(guò)程為可自發(fā)進(jìn)行,熵增的吸熱反應(yīng),因此適當(dāng)提高

4、反應(yīng)溫度可增加該類樹(shù)脂的吸附NO3-的容量。
　　(3)在20℃、180rpm、100mg/LNO3-的試驗(yàn)條件下,兩種樹(shù)脂的最佳固液比為:0.3g/50mL,即最佳質(zhì)量比為6‰,溶液最佳pH值約為6;該條件下A520E樹(shù)脂和HZ-222樹(shù)脂的去除率分別達(dá)90.88％、94.05%。
　　(4)在有其他離子共存的水體中,對(duì)樹(shù)脂吸附NO3-容量影響最大的是SO42-,而Cl-、HCO3-對(duì)其干擾較弱;另從樹(shù)脂的選擇性系數(shù)試驗(yàn)得

5、出,兩種樹(shù)脂對(duì)NO3-的吸附先于SO42-和Cl-;同時(shí)HZ-222樹(shù)脂受這些陰離子的影響比漂萊特A520E樹(shù)脂顯著;
　　(5)再生劑濃度確定和再生性能測(cè)試結(jié)果表明,再生劑NaCl的最佳質(zhì)量濃度為9%;再生10次后A520E樹(shù)脂吸附NO3-的去除率降低了2個(gè)百分點(diǎn),HZ-222則降低了5個(gè)百分點(diǎn),可見(jiàn)A520E樹(shù)脂的再生性能較HZ-222的好;
　　(6)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果表明,初始硝酸鹽溶液的低流速(100mL/min)可延長(zhǎng)