【干货】解读废水处理中“离子交换法”
1、离子交换法的原理是什么？
离子交换是通过交换器本身携带的自由移动离子与被处理溶液中的离子之间的离子扩散来实现的。 离子交换的驱动力是离子之间的浓度差和交换剂上官能团对离子的亲和力。 这就是离子交换的基本原理。
离子交换剂是实现交换功能的最基本物质。 按其材料性质可分为无机离子交换剂和有机离子交换剂，也可分为天然离子交换剂和人工离子交换剂。 天然离子交换剂有粘土、沸石、褐煤等，合成天然离子交换剂有凝胶树脂、大孔树脂、吸附树脂、氧化还原树脂、螯合树脂等。根据其交换容量可分为多种类型，如：如强碱性树脂、弱碱性树脂、强酸性树脂、弱酸性树脂等。 离子交换树脂实际上是一种不溶性聚合物电解质，由具有网络结构的聚合物固体和基体上附着的许多活性基团组成。
2、离子交换法在废水处理中有哪些应用？
在废水处理中，离子交换方法可用于去除废水中的某些有害物质，回收有价值的化学品、重金属和稀有元素，或对水资源进行再利用。 主要用于处理电镀废水，如镀铬废水、镀镍废水、镀镉废水、镀金废水、镀银废水、镀锌废水、镀铜废水、含氰废水等，并回收银胶片印刷废水中的CD-2。 、CD-3等贵重化学品，还可用于其他含铬废水、含镍废水、含汞废水、放射性废水的处理。
每升含数十至数百毫克铬的电镀废水首先经过过滤去除悬浮物，然后经过阳离子交换器去除金属离子，然后进入阴离子交换器去除Cr2O7-和Cr2O4-。 出水中六价铬含量小于0.5毫克。 /L，也可作为清洗水回收利用。 阴树脂用12%NaOH再生后，再生液铬含量可高达17g/L。 H型阳离子交换器将再生液转化为铬酸。 蒸发浓缩7～8倍后，可返回电镀槽重复使用。 。
离子交换法处理电镀废水。 第一阳离子交换剂有两个功能。 一是去除金属离子和杂质，减少对阴树脂的污染，因为重金属可以催化树脂的氧化分解； 二是降低pH值。 ，使得六价以Cr2O7-存在，因为阴离子树脂Cr2O7-的选择性大于Cr2O4-及其他阴离子的选择性，交换一个Cr2O7-去除两个Cr6+，在面上交换一个Cr2O4-即可只去除一种Cr6+。 由于Cr2O7-是强氧化剂，很容易对树脂造成氧化损伤，因此必须选择化学稳定性好的强碱性树脂。
3、离子交换法常用的设备有哪些？
一套完整的离子交换系统由预处理、离子交换、树脂再生、电控仪表等单元组成。 离子交换装置是系统的核心。 通常所说的离子交换法的常用设备和装置，实际上就是离子交换装置。 形式上，根据离子交换柱的结构、用途和操作方式，离子交换单元装置可分为两类：固定床离子交换系统和连续离子交换系统。
固定床离子交换系统是指树脂交换和再生过程在同一设备中、不同时间进行。 即当树脂再生时，离子交换程序将停止运行。 根据使用要求和水力流向的不同，固定床可分为： 1、仅填充一种树脂的单床或多床式； 2、填充阳树脂的离子交换柱和填充阴树脂的离子交换柱串联。 复合床型； 3、浮床式，依靠水流的力量使树脂层漂浮； 4、在逆流再生固定床中，按一定比例填充两种强弱树脂（低密度、小粒径等）。 细弱树脂在上层，密度高、粒径粗的弱树脂在下层）。
连续式离子交换系统是指交换和再生过程在不同的设备中同时进行，即交换过程可以连续进行。 连续离子交换系统可分为流化床和移动床。 流化床中的树脂在装置内不断循环，失效的树脂在流动过程中得到再生、清洗，恢复其交换能力。 移动床导致装置中的树脂星周期性移动。 在运动过程中，过期的树脂被再生和清洗，以恢复其交换能力，然后定期补充到交换柱的顶部。
4、离子交换法操作管理时应注意哪些事项？
(1)悬浮物和油脂：由于废水中的SS会堵塞树脂孔隙，油脂会包裹树脂颗粒，影响离子交换的正常进行，因此进水必须经过充分的预处理，以减少悬浮物和油脂。油脂类物质含有泥沙，预处理可采用过滤、气浮、澄清等方法。
(2)有机物：某些高分子有机物与树脂活性基团的固定离子有很强的结合力。 一旦结合就很难再生，从而影响树脂的再生率和交换能力。 例如，废水中含有高分子有机物。 使用酸时，高级有机酸与强碱性季铵基团之间的结合力很强，难以洗脱。 在处理含有此类物质的废水时，可以使用低交联度的树脂，或者可以对废水进行预处理，去除水中的高分子有机物。
(3)高价金属离子：Fe3+、Cr3+、AL3+等高价金属离子易被树脂吸附，再生时难以洗脱，引起树脂中毒，降低树脂的交换能力。 树脂被高速熨斗毒害后，颜色会变深。 这时，可以通过在高浓度酸中长时间浸泡来使其再生。
(4)pH值：强酸或强碱离子交换树脂的活性基团具有较强的电离能力，交换能力基本上与废水的pH值无关。 然而，弱酸性树脂和弱碱性树脂分别需要处于碱性条件和酸性条件。 只有这样，才能发挥更大的交换能力。 因此，针对不同的酸碱废水应选择不同的交换树指； 对于所选择的交换树脂，可以根据废水中离子的性质和树脂的特性来调节废水的pH值。
(5)水温：在一定范围内，水温升高可以加速离子交换过程，但当水温超过树脂允许的温度范围时，会引起树脂交换基团的分解和破坏。 如果待处理废水温度过高，必须进行冷却。
(6)氧化剂：CL2、O2、Cr2O7-等强氧化剂会引起树脂氧化分解，导致活性基团交换能力丧失和树脂固体基体凝固，影响正常使用树脂的。 因此，在处理含有强氧化剂的废水时，需要选择化学稳定性好、交联度高的树脂，或者添加适量的还原剂，以消除氧化剂的影响。
(7)电解质：当交换树脂电解质浓度较高时，树脂会因渗透压而破裂。 处理高盐浓度废水时，应选择交联度较大的树脂。