离子交换树脂处理含酚废水的研究

王啸宇 何爱晓 崔杨 杨宇 张震 王海文

摘  要：采用D301型阴离子交换树脂处理工业含酚废水，考察了废水的pH值、废水的进料量等因素对酚类物质去除率的影响。结果表明利用D301型阴离子交换树脂处理含酚废水的优势特别明显，具有很好的处理效果。对于废水中BPA及BF浓度为50 ppm的高盐含酚废水，在pH=3、进料量30ml/min的条件下具有很好的吸附效果。BPA的去除率达到100%，BF的去除率达到97.8%。最终出水不含BPA，苯酚含量为0.7ppm.

关键词：含酚废水;阴离子交换树脂;BPA;BF

引言

随着化工产业的不断发展，酚类物质作为化工原料的应用日益广泛，同时也是许多工业企业生产的副产物，因此含酚废水的来源十分广泛。而酚类物质为原质性毒物，它可以通过与人体皮肤粘膜的接触、吸收和经口服而侵入人体内部，从而对人体健康造成危害。大部分酚类物质都有致畸、致突变作用，水中含酚大于10ppm，鱼类等水生生物不能生存。含酚量高于100 ppm的水灌溉，必将导致农作物的减产和枯死[1]。因此工业含酚废水无论是排放进入水体、回收利用灌溉农田，都必须进行处理。

目前工业含酚废水的物理化学处理方法复杂多样，主要有化学氧化法[2]、焚烧法 [3]、吸附法[4]、生化法[5]、溶剂萃取法[6]等处理含酚废水。本文采用D301型阴离子交换树脂吸附的方法在酸性条件下处理工业高盐含酚有机废水，去除其中的酚类物质达到电解用水的要求。

1 实验部分

1.1 实验水样及材料

1.1.1 实验水样及电解用水指标

聚碳酸酯生产装置树脂合成工序生产的废水，其废水各项指标如下表1所示：

本实验利用BPA、BF、氢氧化钠模拟配制含酚废水，控制其pH在12左右，苯酚及双酚A的含量为50 ppm左右。

氯碱厂一次电解用水指标要求如下表2所示：

1.1.2 实验材料

D301型阴离子交换树脂：上海劲凯树脂有限公司生产、蒸馏水、氢氧化钠分析纯、BPA 分析纯、BF分析纯、98%浓硫酸、甲醇色谱纯、工业用盐90%。

1.2 实验设备及仪器

戴安液相色谱仪：配有P680 Summit HPLC泵，Summit HPLC UVD340检测器、赛多利斯分析天平：pHS-3C精密pH计：上海精密仪器制造厂生产、搅拌器、中压恒流泵、布氏漏斗。

1.3 实验方法

配制一定浓度的含酚废水，调节不同的pH值，将其按照一定流量通入离子交换树脂柱，调节废水进入量，改变废水在离子交换树脂柱中停留时间。利用液相色谱仪测定从树脂柱流出废水的酚含量，停留时间为5min时含酚废水中无双酚A残留，而苯酚的含量为0.7ppm左右，达到满足电解用水的要求。

1.4分析方法

利用液相色谱法分离苯酚、双酚A，用紫外检测器检测，外标法定量分析其含量。

色谱条件：液相色谱仪：德国戴安液相色谱仪;分离柱：ZORBAX SB-C18 4.6×250mm，5μm（安捷伦公司）;流动相：甲醇：水=60：40;流速为1.0mL/min;进样：用六通进样阀进样20μL;柱温箱：35℃;检测波长278nm。

2 结果与讨论

2.1 离子交换树脂吸附影响因素实验

1）含酚废水的pH值对离子交换树脂吸附作用的影响

配制含有双酚A、苯酚废水水样，控制其pH在12～13之间，用98%的浓硫酸调节含酚废水的pH分别为1、3、5、7、9，废水水样的进料量为30ml/min;考察D301型离子交换树脂对双酚A去除率的影响。

图1表明，当水样的pH在3～5之间时，双酚A的去除效果最好，达到100%，而水样的pH在1～3之间时，苯酚的去除效果最好，达到97.8%以上。因此当溶液的pH越小，有利于弱碱性离子交换树脂的水解电离，容易与废水中的酸性分子（酚类物质为弱酸性）结合，达到吸附净化废水中酚类物质的目的。

2）含酚废水的进料量对离子交换树脂吸附作用的影响

配制含有双酚A、苯酚废水水样，控制其pH在12～13之间，用98%的浓硫酸调节含酚废水的pH在3左右，控制废水水样的进料量为10ml/min、20 ml/min、30 ml/min、40 ml/min、50 ml/min;考察D301型离子交换树脂对双酚A去除率的影响。

图2表明，当水样的进水量在10～50 ml/min之间时，双酚A的去除效果最好，达到100%，而水样的进水量在10～30 ml/min之间时，苯酚的去除效果最好，达到97.8%以上。因此当废水的进样量越小，离子交换树脂的吸附时间越长，有利于吸附水中的酚类物质。

3 结论

1）处理高盐碱性含酚废水的最佳条件为：调节其pH=3、废水进料量为30ml/min，停留时间为5min，废水中酚类物质的去除效果最佳。

2）在酸性条件下有利于弱碱性阴离子交换树脂的分解电离，容易与废水中的酸性分子（酚类物质为弱酸性）结合，达到吸附净化废水中酚类物质的目的。同时离子交换吸附时间越长越有利于酚类物质的吸附。

参考文献

[1]  潘玉梅，曾嘉 酚類物质对作物连作障碍的研究进展[J].农家科技 2019（7）：89-91

[2]  杨青 含酚实验废水的臭氧氧化处理研究[J].科技资讯2009（09）：128-129

[3]  胡文伟，高亚岳 焚烧法处理含酚废水[J].工业用水与废水2000（04）：28-29

[4]  周娟娟，胡中华，吴海芳 活性炭纤维及其在水处理中的应用[J].环境污染与防治 2003.25（2）：80-82

[5]  何健，陈立伟，李顺鹏 高盐度难降解工业废水生化处理的研究[J] 中国沼气.2000.18（2）

[6]  胡敬辉，方红承，曹华俊 溶剂萃取法处理高COD有机硅废水的研究[J] 山东化工.2017（19）：185-187