大孔树脂吸附废水中氯离子的正交实验研究

2017-11-07刘兰周明清王斌广东石油化工学院广东茂名525000

化工管理 2017年25期

刘兰周明清王斌(广东石油化工学院,广东茂名 525000)

大孔树脂吸附废水中氯离子的正交实验研究

刘兰周明清王斌(广东石油化工学院,广东茂名 525000)

本文采用大.孔.树.脂吸附氯离子，利用正交实验对H-103大孔树脂对废水中的氯离子静态吸附和动态吸附进行研究。静态吸附正交实验表明，吸附时间为关键影响因素，2.50g吸附剂用量,35r/min搅拌速率，20min吸附时间为最优组合，氯离子脱除率可达95.00%。动态吸附正交实验表明，吸附剂用量为关键影响因素，60min吸附时间、6.00g树脂质量为最优吸附条件，废水中氯离子脱除率达到95.58%。

H-103大孔树脂；氯离子；静态吸附；动态吸附；正交实验

氯离子容易对工业设备中的管罐、管板等地方造成严重腐蚀，另外氯离子还可与其他阴离子协同腐蚀钢材，造成更为严重的损害，这不仅对设备存在极大的安全隐患，还会危及人身和环境安全[1,2]。此外，工业废水和生活污水中氯离子含量较高，如不加治理直接排入水体，将严重危害水环境、破坏水体的自然生态平衡，影响人类健康[3,4]。

目前氯离子去除方法有很多[5,6,7,8]，吸附法是其中较重要的一类方法。大孔树脂具有多孔性结构而具筛选性，同时可通过表面吸附、表面电性或形成氢键而具吸附性[9,10]。本文采用大孔树.脂吸附氯离子，利用正交实验对H-103大孔树脂对废水中的氯离子静态吸附和动态吸附进行研究，确定吸附的关键影响因素和最优的吸附条件。

1 实验材料和仪器

(1)主要试剂及药品：H-103大孔树脂，南京大学研制；氯化钠，分析纯，无锡润利化学有限公司；硝酸银，分析纯，上海邦成化工有限公司；氢氧化钠，分析纯，上海邦成化工有限公司；铬酸钾，分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

(2)主要仪器：集热式磁力搅拌器，常州澳华仪器有限公司；蠕动泵，上海娥江仪器设备有限公司。

2 数据分析与讨论

单因素实验由于考虑的因素少，试验的设计、实施和分析都比较简单；正交试验可以用部分试验来代替全面试验，通过对部分试验结果的分析来了解全面试验的情况，因此正交实验能更有效、更快速的得到准确的实验结果[11,12]。

2.1 静态吸附的正交试验

取预处理后的树脂放入锥形瓶中，加入含氯离子废水，恒温振荡使树脂与废水充分接触，每隔一定时间取样，测定氯离子浓度,计算氯离子脱除率。

正交试验采用三因素三水平的正交试验，因素水平设计如表1：

表1 因素水平设计

按表1因素水平设计正交实验，测定氯离子浓度并计算氯离子脱除率数据如表2：

表2 静态吸附正交试验结果

根据极差的大小排列出H-103大孔树脂吸附氯离子影响因素的主次顺序，接着找出Ki最大所对应的条件为最优水平。由上表可知，吸附时间是静态吸附中影响氯离子脱除率的关键因素，最优实验组合为2.50g吸附剂用量,35r/min搅拌速率，20min吸附时间，该实验条件下氯离子脱除率可达到95.00%。

2.2 动态吸附的正交试验

在离子交换柱内装填树脂，废水经交换柱后，取样用硝酸银标准液滴定，计算氯离子脱除率。

在之前的动态吸附单因素结果分析中，温度和液体流量对实验结果影响较小，因此本次正交试验采用二因素三水平的正交试验，正交实验因素水平设计如表3：

表3 因素水平设计

按表3因素水平设计正交实验，测定氯离子浓度并计算氯离子脱除率数据如表4：

根据静态吸附正交试验的数据处理方法，吸附剂用量的极差大于反应时间的极差，吸附剂用量为关键影响因素；最优实验组合为60min吸附时间与6.00g吸附剂用量，在此条件下的氯离子脱除率为95.68%。

3 结语

(1)静态吸附实验进行三水平三因素的正交试验研究，确定了吸附时间为关键影响因素。(2)静态吸附正交实验表明，2.50g吸附剂用量,35r/min搅拌速率，20min吸附时间为最优组合，最佳吸附中氯离子脱除率达95.00%。(3)动态吸附进行了两因素三水平的正交试验，确定了吸附剂用量为关键影响因素。(4)动态吸附正交实验表明，60min吸附时间、6.00g树脂质量为最优吸附条件，废水中氯离子脱除率达到95.58%。