一般根據(jù)離子交換樹脂所帶的化學(xué)功能團(tuán)的性質(zhì)進(jìn)行分類,所帶的化學(xué)功能團(tuán)能與水中陽(yáng)離子進(jìn)行交換的樹脂稱為陽(yáng)離子交換樹脂,能與陰離子進(jìn)行交換的樹脂叫陰離子交換樹脂。由于樹脂上化學(xué)功能團(tuán)酸、堿性強(qiáng)弱程度不同,又可把陽(yáng)離子交換樹脂分為強(qiáng)酸性(R-SO3-H)和弱酸性(R-COO-H)樹脂;把陰離子交換樹脂分為強(qiáng)堿性和弱堿性樹脂,其中帶伯、仲、叔胺基的樹脂為弱堿性的,帶季胺基的樹脂為強(qiáng)堿性的。由于胺基上所結(jié)合的甲基數(shù)目不同,強(qiáng)堿性樹脂又可分為Ⅰ型和Ⅱ型。
弱堿性陰離子交換樹脂主要用于高制備,電鍍含鉻廢水處理等。純水制備,尤其適用于含鹽量、有機(jī)物含量較高的水源。
隨著工業(yè)的迅速發(fā)展,工業(yè)廢水的種類和數(shù)量迅猛增加,對(duì)水體的污染也日趨廣泛和嚴(yán)重,威脅著人類的健康和安全。對(duì)于保護(hù)環(huán)境來(lái)說(shuō),工業(yè)廢水處理比城市污水處理更為重要。
目前,在工業(yè)廢水處理中使用的離子交換樹脂根據(jù)所含官能團(tuán)的性質(zhì)可分為陰離子交換樹脂、陽(yáng)離子交換樹脂、兩性離子交換樹脂、螯合樹脂以及氧化還原型樹脂等。應(yīng)用IER進(jìn)行工業(yè)廢水處理,不僅樹脂可以再生,而且操作簡(jiǎn)單,工藝條件成熟且流程短。
弱堿性陰離子交換樹脂這類樹脂含有弱堿性基團(tuán),如伯胺基(亦稱一級(jí)胺基)—NH2、仲胺基(二級(jí)胺基)—NHR、或叔胺基(三級(jí)胺基)—NR2,它們?cè)谒心茈x解出OH-而呈弱堿性。這種樹脂的正電基團(tuán)能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合,從而產(chǎn)生陰離子交換作用。這種樹脂在多數(shù)情況下是將溶液中的整個(gè)其他酸分子吸附,其只能在中性或酸性條件(如pH=1~9)下工作。
考察了工業(yè)廢水中5-氨基-2-氯甲苯-4-磺酸(CLT)和鹽酸在弱堿性離子交換樹脂D301R上的吸附,研究了吸附平衡及動(dòng)力學(xué)行為。結(jié)果表明2種酸在D301R樹脂上的吸附遵循LANGMUIR吸附平衡模型,吸附過(guò)程為孔擴(kuò)散控制,CLT在樹脂上的吸附度大于鹽酸。
采用實(shí)際含氰工業(yè)廢水,通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)研究了氰離子(CN-)在D296強(qiáng)堿陰離子交換樹脂Cl型和OH型上的吸附行為,從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面對(duì)交換吸附過(guò)程進(jìn)行了分析,初步探討了吸附機(jī)理。結(jié)果表明,隨著含氰廢水初始質(zhì)量濃度的增大,交換吸附量逐漸增大;D296Cl型對(duì)CN-交換吸附性能優(yōu)于D296OH型。
弱堿性陰離子交換樹脂處理廢水是一種較為有效的處理方法,但是其也存在不足,如一次性投資高、操作要求及管理嚴(yán)格,存在再生問(wèn)題、樹脂的中毒和老化問(wèn)題等。充分發(fā)揮離子交換法的回收功能,不僅能保護(hù)環(huán)境,而且在經(jīng)濟(jì)效益方面極有優(yōu)勢(shì)。因此,離子交換樹脂在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展空間,應(yīng)加以重視。