磁性离子交换树脂的制备及其在城市污水处理中的应用

磁性离子交换树脂的制备及其在城市污水处理中的应用

王晓庆

 武汉光谷环保科技股份有限公司 430000

摘要：近年，我国工业领域的快速发展，在给国家经济带来进步的同时，也给城市环境带来的一定的污染，城市污水处理成为了社会关注的焦点。对于城市污水通过生化处理之后，发生的水质差的问题，将离子交换树脂作为主要的原料，结合磁性粒子，制作出一种新的磁性离子交换树脂，即 MCR-1，然后针对其在城市污水处理当中的具体成效展开评估。结果证明：城市污水处理过程中，使用磁性离子交换树脂 MCR-1进行吸附处理后，水体中的COD 值、色度值、总磷值以及总氮值都在一定程度上得到了降低，同时水质的指标也出现了较为显著的改善，最佳工艺参数：加入2.5%的磁性离子交换树脂 MCR-1，发生反应时间半个小时，污水初始酸碱值是8，这种情况下，水质能够实现最佳数值，同时COD 值能够下降到17.6 mg·L-1，色度数值降到5，磷值降到 0.2 mg·L -1，氮值降到8.5 mg·L-1。城市污水处理当中，采取磁性离子交换树脂 MCR-1 吸附联合混凝处理方式，可以大程度的减少污染物含量，加入 SPFS混凝剂，能够有效的提升磁性树脂吸附率。

关键词：磁性离子交换树脂；城市污水；吸附处理；COD；混凝剂

前言：最近几年以来，中国经济发展速度较快，同时伴随的污染问题日益恶化，其中，城市水资源污染问题给社会发展及国家经济发展造成的影响比较突显，受污染水体若可以得到是的处理，实现有效的循环利用，将会推进社会的进一步生产及经济良好建设，同时还能将生态环境污染性降到最低。对此，深入研究高质高效的城市污水处理技术意义重大。所谓磁性离子交换树脂，即采取氢键作用方式，在离子交换下，有效分离去除污水之中的有机、无机污染物以及腐殖酸污染物，这一污水处理技术在实际应用中，优势明显，处理效率较高、操作便捷、成年低，且安全性、可靠性高，具有非常良好的发展前景。故此，笔者将某城市污水生化处理后尾水作为本次实验研究对象，通过运用离子交换树脂方法，同时结合特定磁性离子，通过制备生成一种新磁性离子交换树脂，并对这种物质在城市污水处理中的应用效果展开科学的评价与分析。

1实验

1.1 材料

实验材料具体包含离子交换树脂（D101型）、高浓度盐酸、重铬酸钾、NaOH、聚合硫酸铁 SPFS、乙二胺四乙酸二钠以及FeCl3 ·6H 2 O、FeCl2 ·4H 2 O，以该城市污水生化处理后的生化尾水作为实验中的使用水。

1.2 磁性离子交换树脂MCR-1制备

（1）通过适量的蒸馏水，对D101型离子交换树脂进行浸泡，同时冲洗干净，将杂质有效去除，随后利用氢氧化钠、盐酸溶液，进行循环重复冲洗一个小时之上，再用蒸馏水进行冲洗，直到酸碱值为中性为止，为下一步操做好备用。

（2）把经过处理的离子交换树脂，填入到浓度适宜的乙二胺四乙酸二钠溶液中，进行2个小时的浸泡，然后与特定比例的 FeCl3 ·6H 2 O、FeCl 2 ·4H 2 O溶液进行充分的融合，在温度50度下，进行两个小时的浸泡处理之后，使用蒸馏水清洗，直到干净为止，留着备用。

（3）将树脂与4mol·L-1氢氧化钠溶液融合，于温度50度下，进行均匀搅拌处理1个小时，然后使用蒸馏冲洗，从而获得磁性离子交换树脂 MCR-1物质。

1.3 实验方法

1.3.1城市污水常规指标分析

在1000毫升烧杯中装入定量生化尾水，即本次实验中选用的城市污水，静置一段时期后，对上层的清液物质进行提取，采取铂钴比色法，对色度值进行准确的检测与判定，借助重铬酸钾氧化法，科学检测并准确判定 COD值，利用紫外分光光度和钼锑钪分光光度法，精准的测定出氮总值与磷总值浓度。

1.3.2磁性离子交换树脂 MCR-1 吸附处理实验

将经过制备处理好的磁性离子交换树脂 MCR-1物质和城市污水深度的混合，进行磁力均匀搅拌之后，促使其进行充分的反应，然后量取适量的处理好的污水，按照城市污水常规指标分析方法，进行色度值、COD 值、氮总值以及磷总值的科学测定，进而观察磁性离子交换树脂 MCR-1在城市污水处理中的具体使用成效。然后适当的变化磁性离子交换树脂 MCR-1加入量、反应时间和初始酸碱值，观察不同要素对污水处理效果所造成的影响。

1.3.3磁性树脂吸附与混凝联合处理实验

量取定量污水，将其装入到1000毫升的烧杯当中，然后掺入特定量的磁性离子交换树脂 MCR-1，充分搅拌，发生化学，一段时间之后，加入适量的混凝剂 SPFS，快速搅拌2分钟之后再慢速搅拌10分钟，静置20分钟之后，提取上层清液，对其色度值、COD 值、总氮值以及总磷值进行检测和判定，最后观察磁性树脂吸附结合混凝联合方式，用于城市污水处理得到的效果。

2结果与讨论

2.1 城市污水处理厂生化出水水质状况

采取城市污水常规指标分析中的实验方法，检测污水处理生化后水质指标，具体结果详见表

1。

表1 城市污水处理厂生化出水水质指标

表1数据表明：本次研究城市中的污水处理厂的污水，在经过相应的生化处理之后，水质指标情况仍然很差，色度、COD、总磷、总氮平均值分别为 45、35.3 mg·L-1、 0.7 mg·L-1和12.3 mg·L -1。如果要想保证经过处理之后的城市污水的水质满足再生水的标准，有待进一步研究和处理。

2.2 磁性树脂MCR-1 加量对处理效果的影响

参照1.3.1 、1.3.2 实验处理法，深入分析并研究磁性离子交换树脂 MCR-1加量对城市污水处理成效的影响，加量具体有0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%以及4.0%，反应时间相同，都是20分钟，污水初始的酸碱值均是7。

磁性离子交换树脂 MCR-1加入的量越多，污水色度值、COD 值、总氮值以及总磷值降低的越明显，加量磁性离子交换树脂 MCR-1为 2.5%之后，再持续增量，污水指标持续降低幅度将会下降，之所以出现这种情况，主要是因为磁性离子交换树脂 MCR-1加入量在2.5%时，其对污水芳香烃类有机物质的交换吸附能力往往可以达到最强的状态，持续添加入磁性离子交换树脂 MCR-1，污水中几乎不会存在太多有机污染物质可以完成吸附与交换，因此，可判断出这样的结果：磁性离子交换树脂 MCR-1加量到2.5%可以获得最佳的效果。

2.3 城市污水初始 pH 值对处理效果的影响

参照1.3.1 、 1.3.2 实验方法，观察城市污水初始酸碱值4-11分别为污水处理效果的影响，加量2.5%磁性离子交换树脂MCR-1，反应时间半小时。结果表明：城市污水中的初始酸碱值对污水处理效果有着直接性的影响，酸碱值越大，COD值、色度值和总磷值先降低，后上升，总氮值渐渐降低。城市污水初始酸碱值为8时，处理后污水各项指标一般均可以达到最低的数值。主要原因是弱碱情况下，污水有机物会以离子的形式存在，所以离子交换作用占主导，磁性离子交换树脂 MCR-1比易和污水污染物进行交换与吸附，对污水污染物质去除效果比较明显。故此，城市污水初始酸碱值为8时，可以实现磁性离子树脂MCR-1在城市污水处理中的最佳效果。

2.5 磁性树脂吸附与混凝联合处理实验结果

按照1.3.3实验方法，在磁性树脂吸附处理过程中，引入混凝联合处理技术，完成污水的处理，然后对最终的处理效果进行科学的评估，磁性离子交换树脂 MCR-1加入的量达到2.5%，发生反应时间为半个小时，污水初始PH为8，混凝剂 SPFS加量 80 mg·L-1，实验结果详见表2。

表2 磁性树脂吸附与混凝联合处理效果

表2实验数据表明：城市污水进行生化处理以后，出水水质仍无法达标，相对较差，加入定量磁性离子交换树脂MCR-1物质，进行相应的吸附应科学处理之后，COD 值、色度值、总磷值以及总氮值呈现出降低的趋势，水质涉及的每一项指标均发生显著改善，在磁性树脂吸附结合混凝联合处理技术下，对经生化处理的水实施处理之后，其色度值、 COD 值、总磷值、总氮值更低，处理效果比仅使用磁性树脂吸附处理效果要好，加入混凝剂，可以减少污水污染物含量，发挥较强的磁性树脂吸附效用，出水 COD 值降到15 mg·L-1以下，色度值降到1。总氮值降到8 mg·L-1 以下，总磷值降到 0.15 mg·L -1之下，水质指标得到有效的优化与改善。

3结论

（1）通过生化处理之后的目标城市污水处理厂出水水质较差，COD、色度、总磷和总氮平均值分别为35.3 mg·L-1 、 45、 0.7 mg·L-1和12.3 mg·L-1 ，需要展开深度的处理。

（2）经过磁性离子交换树脂 MCR-1 吸附处理之后的城市污水，其COD 值、色度值、总氮值以及总磷值都发生了很明显的降低，水质指标得改善。其中，磁性离子交换树脂 MCR-1的量添加达到 2.5%、发生反应时间达到为30分钟、城市污水初始酸碱值达到8情况下，污水处理效果是最为理想的。

（3）磁性树脂吸附结合混凝联合处理，可以减少城市污水各项污染物含量，混凝剂加入，可优化磁性树脂吸附效果。

参考文献：

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