廢棄強堿性苯乙烯系陰樹脂復(fù)蘇技術(shù)優(yōu)化研究與評價.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)雜和嚴重。樹脂污染會影響離子交換系統(tǒng)的運行效果,出現(xiàn)正洗水量上升,制水周期下降,出水水質(zhì)變差并對溫度和流速的敏感程度增加等現(xiàn)象。這些問題都會使得樹脂使用壽命減少,嚴重時需對樹脂進行報廢處理,為企業(yè)帶來額外經(jīng)濟負擔的同時亦造成了不必要的資源和能源浪費。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)驗的基礎(chǔ)上,對現(xiàn)有樹脂復(fù)蘇技術(shù)進行優(yōu)化,以實現(xiàn)廢棄樹脂回用目的以及降低企業(yè)運行成本和節(jié)約可利用資源的經(jīng)濟、社會雙重意義。
　　以某熱電責(zé)任有限公司除鹽水處理系統(tǒng)1＃陰床中的強堿性苯乙烯系陰樹脂為研究對象,對其污染特性進行分析,確定了該樹脂鐵污染和有機物污染含量分別為347.2mg/L(≥6000mg/L樹脂報廢),3699.4mg/L(≥2500mg/L樹脂報廢)。樹脂以

3、有機物污染為主。通過鐵污染的洗脫實驗研究證實鐵的去除并未對樹脂交換容量的恢復(fù)起到明顯改觀。通過有機物污染的洗脫實驗研究確定了針對有機物污染的基本復(fù)蘇工藝A,即對25ml樹脂樣品進行復(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)蘇時間10小時。工藝A復(fù)蘇后樹脂強堿基團交換容量為2.72mmol/g,最大再生交換容量為3.58mmol/g。強堿基團交換容量較復(fù)蘇前樹脂提升22%。同時,通過三維熒光光譜

4、掃描確定了污染樹脂的有機物組成以紫外區(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。
　　對有機物污染基本復(fù)蘇工藝進行優(yōu)化?；谖廴疚锱c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傳統(tǒng)的復(fù)蘇工藝進行優(yōu)化。通過氧化劑與鹽堿液分離強化“斷鏈”作用,在使用安全條件下提升氧化助劑的濃度,縮短氧化時間和溫度,并采取分次洗脫與純水沖洗交替進行以強化樹脂“溶脹擠壓”作用的方式,提出一種新型

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

6、,其制水周期較復(fù)蘇前提高了63%,正洗時間較復(fù)蘇前降低了45%。
　　同時,對短時氧化工藝在氧化前、后的有機洗脫物進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較低,熒光效率較高的的有機質(zhì),且短時氧化對污染

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