Key words : Water , ion exchange , selenium (Se) , treatment
我国许多地方的地下水和泉水中硒含量 超标严重 。水体中硒超标原因主要有 2 个 , 一是水体流经含硒高的地层 ; 另一个是被含 硒工业废水污染 。硒是人和牲畜必须的微量 元素之一 , 但摄取过量会对人体产生毒性 。 由于作为必不可少的微量元素的浓度 , 和造
q = mc1/ n
(2)
式中 , q 为吸附剂的吸附负荷 , kg 吸附
质/ 吸附剂 kg ; c 为溶液中吸附质的质量浓
度 , mg/ L ; m , n 为常数 。
朗格缪尔 (Langmuir) 等温式 :
q
=
1
abc + bc
(3)
式中 , a , b 为常数 , q , c 同前 。
图 1 201 ×7 强碱性阴离子树脂除硒率与工 作时间关系
Fig. 1 Relationship between Se Removal Rate (Removed by 201 X 7 Strong Alkali Negative Ion - ex2 change Resin) and Working Time
Abstract : The purpose of the process is to remove Se from the water and makes the treated water up to the standard of potable water. In the study , 201 X 7 strong alkali negative ion - exchange resin has been used to remove Se in the water. Originally , the mass density of Se in raw water is 100mg/ L , after treatment , over 98 % of Se has been removed , the treated water completely meets the standard stipulated for Se mass density in current potable water.
成硒中毒的浓度之间的安全范围特别狭窄 , 使得硒 成 为 特 别 重 要 的 饮 用 水 水 质 指 标 之 一 。美国推荐 , 每日硒的摄入量分别为 : 男 人 70μg , 女人 50μg。我国 、美国及前苏联 国家 均 规 定 饮 用 水 中 的 硒 含 量 不 得 超 过 0101mg/ L 。从含硒水处理研究现状来看 , 对
剂的效果越好 。说明 201 ×7 交换树脂吸附 硒的效果是很好的 。
4 离子交换法除硒影响因素
411 原水 pH 原水硒浓度均为 1μg/ mL , 树脂投加量
为 4100g/ L 不变 , 调节 pH 在 110～1310 之 间 , 在室温 (18 ℃) 下使之在搅拌下充分接 触 , 1h 后测定水样中硒的含量 , 计算树脂 对硒的去除率 。结果如图 3 所示 。
原水硒质量浓度均为 1μg/ mL , 树脂投 加量为 4100g/ L 不变 , 调节 pH 为 710 , 实验 温度调节在 5～50 ℃之间 , 在搅拌下充分与 树脂接触 , 1h 后测定水样中硒的含量 , 计 算树脂对硒的去除率 。结果如图 4 所示 。
在离子交换过程中 , 树脂相中离子所能 达到的平衡浓度与水相中该离子的平衡浓度 与操作温度有关 。在温度高时不利于树脂交 换 。从图 4 中也可看出 , 温度高时 , 树脂对 硒的 去 除 率 明 显 降 低 , 温 度 低 于 10 ℃时 , 同样树脂不利于交换 。因此 , 用离子交换树 脂除水中的硒温度应为 10～30 ℃之间 , 为 了方便常选室温作为实验条件 。
3 离子交换法除硒性能
311 离子交换法除硒效果 原水硒质量浓度 100μg/ L , 滤速 511m/
h , 水力负荷 511m3/ ( h·m2) , 总工作时间 64h , 除硒率随工作时间的变化如图 1 所示 。 从图 1 中可以看出 , 201 ×7 强碱性阴离子 树脂除硒率可达 98 %以上 。
WANG Lin1 , SHI Yong - sheng1 , MAO Yun2
(1. Faculty of Architectural Engineering , Kunming University of Science & Technology , Kunming 650093 ; 2. Qingdao Branch , Shandong Laiyang Agriculture College , Qingdao 266000 , China)
更大。因此 , 本研究处理对象以四价硒即亚
硒酸根离子 (SeO23 - ) 为主 。离子交换法除
硒 , 是利用阴离子树脂与硒超标的原水充分
接触 , 交换树脂有选择地吸收除去水中的亚
硒酸根阴离子 , 从而达到去除水中硒的目的。
若以 R 代表 201 ×7 强碱性阴离子树脂
骨架 , 则树脂与含硒的水样充分接触时 , 发
初始浓度 Co/ (μg·L - 1)
25 50 75 100 125 150
平衡浓度 Ce/ (μg1L - 1)
01211 4 11946 6 31983 2 71152 3 161997 5 261239 8
水样体积
V/ L
012 012 012 012 012 012
交换树脂质量
m/ g
410 410 410 410 410 410
的吸附更符合弗来德里希吸附模型 , 其相应
的吸附公式为 :
q = 48117259 c013498
(4)
弗来德里希等温式中 m 值越大 , 吸附
图 3 溶液中 pH 对除硒的效果影响
Fig. 3 Influence on Se Removal Effect by pH in Solution
关键词 : 水 ; 离子交换 ; 硒 ; 处理 中图分类号 : TU 991124 文献标识码 : A 文章编号 : 1004 - 2660 (2005) 01 - 0053 - 05
Study on Selenium Removal from Water by Ion - exchange Process
生的交换反应为 :
SeO23 - (水溶 液) + 2 〔RCl 〕 = R2SeO3
+ 2Cl -
(1)
由上述反应过程不断消耗 201 ×7 强碱
性阴离子树脂 , 并使它转化为 R2Seo3 型树
脂 , 造成树脂的交换能力减弱 , 甚至失去交
换能力 。为了恢复树脂的交换能力 , 可以用
一定浓度的 NaOH 溶液通过已经失效的树脂
层 , 使树脂恢复交换能力 。
2 试验装置及方法
211 试验装置 主体设备采用固定床交换柱, 高
400mm ; 直径 50mm , 材质为有机玻璃 。试 验装置采用重力系统 , 流程为 :
原水池 →微型泵 →高位恒水位箱 →离子 交换柱 →出水 212 试验方法
动态试验 , 将 201 ×7 强碱性阴离子树 脂经适当预处理后装入交换柱中 , 用微型泵 将亚硒 酸 钠 配 成 的 原 水 提 升 至 高 位 恒 水 位 箱 , 原水从恒水位箱恒定流入离子交换柱 , 进行除硒效果试验 。
312 吸附等温式 离子交换树脂的用量为 410g , 投加质
量浓 度 1μg/ mL 的 含 硒 原 水 分 别 为 5 , 10 , 15 , 20 , 25 , 30mL , 用蒸馏水至 200mL , 调 节溶液的 pH 为 710 , 在室温 条 件 下 搅 拌 , 使树脂与水样充分接触 , 1h 后测定水样中 硒的平衡浓度 , 得到 201 ×7 交换树脂吸附 硒的静态吸附容量 , 结果见表 1 , 201 ×7 交 换树脂吸附硒的等温线见图 2 。
吸附容量 qe/ (mg·g- 1)
01001 2 01002 4 01003 6 01004 6 01005 4 01006 2
图 2 201 ×7 交换树脂吸附硒的等温线
Fig. 2 Isotherm of Se Absorption by 201 X 7 Ion - ex2 change Resin
王 琳1 , 施永生1 , 毛 云2
(1. 昆明理工大学建工学院 , 云南 昆明 650051 ; 2. 山东莱阳农学院青岛校区 , 山东 青岛 266000)
摘 要 : 为了去除水中的硒 , 使水达到生活饮用水的标准 , 采用 201 ×7 强碱性阴离子交换 树脂去除水中的硒 , 原水中硒的质量浓度为 100μg/ L , 硒的去除率可达 98 %以上 , 经过处理的水 完全能满足现行生活饮用水水质标准中硒的质量浓度的规定 。
易与水中的亚硒酸根离子结合 , 从而树脂
达不到吸附除硒的效果 , 因此 , 水样中酸
性太强不利于与树脂吸附硒的反应进行 13 时 , 也不利于反应进行 , 因 为水溶液有大量的 OH- 与亚硒酸根离子竞 争吸附 , 从而影响树脂除硒的效果 。研究 结果 表 明 , pH 在 6 ～ 12 树 脂 除 硒 的 效 果 好。 412 原水温度
图2 所示的吸附等温线属于哪一类吸
附 , 用哪一个吸附公式表达 , 单靠等温线实
验数据作出的图形来确定 , 是不够准确的 ,
必须以实验数据 , 按照假定的吸附公式 , 运
用数学方法进行实验数据处理 , 才能确定其
吸附类型和相应的吸附等温公式 。通过实验
数据处理结果可知 , 201 ×7 交换树脂对硒
表示吸附的等温式常用弗来德里希等温 式和朗格缪尔 (Langmuir) 等温式 。弗来德 里希 ( Freundlich) 等温式 :