一種離子交換樹脂脫附液的無害化處置與資源化利用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離子交換樹脂脫附液的無害化處置和資源化利用的方法，屬于樹脂脫附液的再生領(lǐng)域。其方法為將樹脂脫附液引入兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)出水口的電解槽中，陽極與陰極分別與穩(wěn)流電源連接，通過陽極的直接氧化和間接氧化作用降解脫附液中的有機(jī)物，再補(bǔ)充再生劑，使脫附液重新具備很好的樹脂再生性能，從而實(shí)現(xiàn)脫附液的循環(huán)使用，避免了脫附液中再生劑的浪費(fèi)，使得脫附液的產(chǎn)生量大大減少。該方法有著操作簡單，不外加化學(xué)藥劑，不產(chǎn)生二次污染，pH適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了樹脂脫附液的再生與回用，滿足了樹脂脫附液無害化、減量化、資源化的要求。
【專利說明】一種離子交換樹脂脫附液的無害化處置與資源化利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種離子交換樹脂脫附液的資源化利用的方法，具體涉及一種離子交換樹脂脫附液的無害化處置與資源化利用方法，是用陰離子交換樹脂對(duì)生化尾水進(jìn)行深度處理后產(chǎn)生的樹脂脫附液的無害化處置和資源化利用的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是一個(gè)水資源匱乏的國家，水資源人均占有量僅為世界水資源人均占有量的1/4，而且分布不均、利用率低。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水的需求量不斷增加，水資源短缺和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾更加突出，開展廢水深度處理及回用對(duì)緩解我國水資源的緊張形勢(shì)十分必要。
[0003]深度處理的方法包括過濾、吸附、膜分離、蒸發(fā)濃縮等物理方法，離子交換、混凝、高級(jí)氧化等化學(xué)方法以及生物脫氮、脫磷法等生物方法。[0004]離子交換法是一種被廣泛應(yīng)用的深度處理方法，離子交換法是以離子交換樹脂過濾原水，水中的離子會(huì)與固定在樹脂上的離子交換。二級(jí)出水有機(jī)物表面大多帶有負(fù)電，因此陰離子交換樹脂的應(yīng)用更為廣泛。
[0005]NDMP樹脂是南京大學(xué)自行開發(fā)的新型磁性丙烯酸系陰離子交換樹脂，該樹脂具有粒徑小、吸附快、易沉降、易再生的特點(diǎn)。不僅可以吸附水中有機(jī)物，大大降低C0D、UV254水平，而且通過離子交換，去除水中的硝酸根、氟離子、硫酸根離子等鹽離子。離子交換法與其它技術(shù)相比，具有凈化效果好、運(yùn)行成本低、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。但是，離子交換法在應(yīng)用的過程中會(huì)產(chǎn)生少量的樹脂脫附液，這種脫附液具有高鹽分、高濃度、成分復(fù)雜、毒性大、可生化性差、色度深的特點(diǎn)。同時(shí)，脫附液中含有較大量的樹脂再生劑，如果處置不當(dāng)，在造成資源浪費(fèi)的同時(shí)也會(huì)引起二次污染。
[0006]常用的脫附液處置方法有固化填埋、蒸發(fā)濃縮焚燒、強(qiáng)化混凝、膜濾、高級(jí)氧化等。固化填埋只是轉(zhuǎn)移了污染物且會(huì)占用土地。蒸發(fā)濃縮焚燒處理徹底，但能耗大、成本高。強(qiáng)化混凝藥劑用量大、污泥產(chǎn)量大且難以直接達(dá)標(biāo)。膜濾容易造成膜污染且污染物分離后仍需進(jìn)行處理。高級(jí)氧化法包括臭氧氧化、Fenton氧化、電催化氧化等，臭氧氧化無二次污染，但臭氧利用率低、電耗高；Fenton氧化技術(shù)具有操作簡單靈活，易于控制等優(yōu)點(diǎn)，但也有著液體過氧化氫對(duì)貯存及運(yùn)輸不便、成本相對(duì)較高的缺點(diǎn)。
[0007]電催化氧化在廢水處理技術(shù)中正日益顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性，如環(huán)境兼容性高、電化學(xué)系統(tǒng)設(shè)備相對(duì)簡單、占地面積小、操作維護(hù)費(fèi)用較低、能有效避免二次污染、反應(yīng)可控程度高、便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化等優(yōu)勢(shì)。因此電化學(xué)技術(shù)也被稱為“環(huán)境友好型”技術(shù)，并且逐漸成為有效解決水污染問題的一種有利工具。目前，電化學(xué)法已廣泛應(yīng)用在染料、造紙、紡織、化工、皮革、生物制藥等有機(jī)廢水的處理方面。將電催化氧化用于樹脂脫附液進(jìn)行處理，脫附液處理領(lǐng)域還沒有這樣的文獻(xiàn)。
[0008]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，如何去除樹脂脫附液中較高濃度的有機(jī)物,從而利用其中殘留的較高濃度的樹脂再生劑，進(jìn)而削減脫附液處置成本、減少脫附液產(chǎn)生量，一直是困擾的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 1.發(fā)明需要解決的技術(shù)問題
[0010]針對(duì)離子交換樹脂在應(yīng)用的過程中會(huì)產(chǎn)生少量的樹脂脫附液，這種脫附液具有高鹽分、高濃度、成分復(fù)雜、毒性大、可生化性差、色度深的特點(diǎn)；同時(shí)，脫附液中含有較大量的樹脂再生劑，如果處置不當(dāng)，在造成資源浪費(fèi)的同時(shí)也會(huì)引起二次污染，成為限制樹脂在各行各業(yè)應(yīng)用的一個(gè)瓶頸。本發(fā)明提供了一種離子交換樹脂脫附液的無害化處置和資源化利用的方法，通過電催化氧化方法，使脫附液中的有機(jī)物含量大大降低，而保留絕大部分的再生劑，在補(bǔ)充一定量的再生劑后，使脫附液重新具備很好的樹脂再生性能，從而實(shí)現(xiàn)脫附液的循環(huán)使用，使得脫附液的產(chǎn)生量大大減少。
[0011]2.技術(shù)方案
[0012]一種離子交換樹脂脫附液的資源化回收再利用的方法，其具體步驟如下:
[0013](a)向電催化氧化裝置內(nèi)加入樹脂脫附液；所采用的電化學(xué)反應(yīng)器包括穩(wěn)流電源、電解槽、陽極和陰極；所述的電解槽可以通過陽離子交換膜隔開陰極室和陽極室；所述的陽極和陰極分別位于陽極室和陰極室中，陽極與陰極分別與穩(wěn)流電源連接；所述的電解槽包括進(jìn)水口和出水口 ；所述的陰極采用石墨板、鈦板、負(fù)載釕氧化物或銥氧化物的鈦板；所述的陽極為鈦基形穩(wěn)電極，涂層為釕氧化物或銥氧化物。
[0014](b)開始電催化氧化處理，所述的陽極和陰極的電流密度為5-50mA/cm2，樹脂脫附液在電解槽的反應(yīng)時(shí)間為0.5-3h ;所述的陽極和陰極的間距為1.5-5cm ;陽極表面發(fā)生直接氧化反應(yīng)，有機(jī)污染物在電極表面通過電子的轉(zhuǎn)移從而被氧化降解，另外，H2O通過電化學(xué)氧化生成O3或者OH?脫附液中含有大量的Cl_，Cl—離子首先電解生成Cl2，然后生成HClO和C10_，03、OHt C12、HC10和C10_均是強(qiáng)氧化物，在溶液中能較好地降解有機(jī)污染物，為間
接氧化反應(yīng)；溶液中的O2在陰極表面被還原成H2O2后再生成,OH?也起到一定的氧化效果；經(jīng)過電催化氧化處理，脫附液的色度大大降低，UV254, TOC, COD等指標(biāo)都明顯下降。
[0015](C)向處理過的樹脂脫附液中補(bǔ)充一定量的氯化鈉，配制成離子交換樹脂再生劑用于再生飽和的離子交換樹脂，其脫附性能為新鮮再生劑的90-99%。
[0016]步驟(c)中添加氯化鈉的量為使得樹脂脫附液中氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升至12-15%。
[0017]優(yōu)選地，所述步驟(a)中的電解槽中間用陽離子交換膜隔開陰極室和陽極室，降低陰極還原作用對(duì)電催化氧化的干擾，提升氧化性能。
[0018]優(yōu)選地，所述步驟(b)中電流密度調(diào)節(jié)為20mA/cm2，反應(yīng)時(shí)間為2h。
[0019]優(yōu)選地，所述步驟(b)中電催化氧化之前將樹脂脫附液的pH調(diào)節(jié)為中性或弱酸性。
[0020]優(yōu)選地,所述步驟(C)中添加一定量的NaOH。
[0021]3.有益效果
[0022]本發(fā)明公開了一種離子交換樹脂的無害化處置和資源化利用的方法，經(jīng)過步驟(b)中電催化氧化處理后的脫附液的COD降低30-70%，處理后的脫附液的TOC降低25-50%,處理后的脫附液的色度降低95-99%，處理后的脫附液的UV254降低50-70%，處理后的脫附液的B/C降低由0.02提升至0.13-0.20 ;大型蚤的半致死濃度(LD5tl)由2%下降至約3%。
[0023]與現(xiàn)有的樹脂脫附液處置方法相比，該方法有著操作簡單，不外加化學(xué)藥劑，不產(chǎn)生二次污染，PH適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，并且避免了脫附液中再生劑的浪費(fèi)，同時(shí)大大削減了脫附液的產(chǎn)生量，實(shí)現(xiàn)了樹脂脫附液的重復(fù)利用，節(jié)約了離子交換樹脂產(chǎn)生的脫附液的樹脂費(fèi)用，降低了技術(shù)成本。該方法可以廣泛應(yīng)用于利用離子交換樹脂進(jìn)行水質(zhì)深度凈化過程中產(chǎn)生的樹脂脫附液的處置。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下通過具體實(shí)施案例進(jìn)一步說明本發(fā)明
[0025]實(shí)施例1
[0026]某市政污水在常規(guī)工藝處理后，用離子交換樹脂進(jìn)行深度凈化處理。在樹脂處理達(dá)到吸附飽和后，在常溫常壓下，用再生液(NaCl溶液)再生30min。再生后，再生液成為脫附液。用電 催化氧化裝置處理離子交換樹脂脫附液，所采用的電催化氧化裝置包括穩(wěn)流電源、電解槽、陽極和陰極；所述的電解槽包括進(jìn)水口和出水口，電解槽中間用陽離子交換膜隔開陰極室和陽極室，所述的陽極和陰極分別位于陽極室和陰極室中，所述的陰極采用石墨板；所述的陽極為鈦基形穩(wěn)電極，涂層為釕氧化物；向電催化氧化裝置加入離子交換樹脂脫附液，電催化氧化裝置的陽極和陰極的電流密度為5mA/cm2，陽極和陰極的電極間距5cm，在電解槽的反應(yīng)時(shí)間0.5h，經(jīng)過上述處理后COD去除率為42%，TOC去除率為26%，UV254去除率為55 %，色度去除率為95 %。處理后NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12 %，不添加NaCl，作為樹脂再生劑使用，再生飽和樹脂的效率為新鮮再生劑的90%，重復(fù)使用3次后，再生效率下降至新鮮再生劑的60%以下，將脫附液處置。至此，脫附液減量化為常規(guī)方法的1/4。
[0027]實(shí)施例2
[0028]某市政污水在常規(guī)工藝處理后，用離子交換樹脂進(jìn)行深度凈化處理。在樹脂處理達(dá)到吸附飽和后，在常溫常壓下，用再生液再生30min。再生后，再生液成為脫附液。用電催化氧化裝置處理脫附液，處理設(shè)備同實(shí)施例1，不同在于所述的陰極采用鈦板；所述的陽極為鈦基形穩(wěn)電極，涂層為銥氧化物；電流密度為20mA/cm2，電極間距4cm，處理2h，COD去除率為51%，TOC去除率為29% ,UV254去除率為58%，色度去除率為97%。處理后NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%，添加NaCl至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，作為樹脂再生劑使用，再生飽和樹脂的效率為新鮮再生劑的92%，重復(fù)使用4次后，再生效率下降至新鮮再生劑的60%以下，將脫附液處置。至此，脫附液減量化為常規(guī)方法的1/5。
[0029]實(shí)施例3
[0030]某市政污水在常規(guī)工藝處理后，用離子交換樹脂進(jìn)行深度凈化處理。在樹脂處理達(dá)到吸附飽和后，在常溫常壓下，用再生液再生30min。再生后，再生液成為脫附液。用電催化氧化裝置處理脫附液，處理設(shè)備同實(shí)施例1，不同在于所述的陰極采用負(fù)載釕氧化物的鈦板；所述的陽極為鈦基形穩(wěn)電極，涂層為銥氧化物。電流密度為30mA/cm2，電極間距3cm，處理2h，COD去除率為54%，TOC去除率為34%，UV254去除率為62%，色度去除率為97%。處理后NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%，添加NaCl至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，作為樹脂再生劑使用，再生飽和樹脂的效率為新鮮再生劑的94%，重復(fù)使用5次后，再生效率下降至新鮮再生劑的60%以下，將脫附液處置。至此，脫附液減量化為常規(guī)方法的1/6。
[0031]實(shí)施例4
[0032]某市政污水在常規(guī)工藝處理后，用離子交換樹脂進(jìn)行深度凈化處理。在樹脂處理達(dá)到吸附飽和后，在常溫常壓下，用再生液再生30min。再生后，再生液成為脫附液。用電催化氧化裝置處理脫附液，處理設(shè)備同實(shí)施例1，不同在于所述的陰極采用負(fù)載銥氧化物的鈦板；所述的陽極為鈦基形穩(wěn)電極，涂層為銥氧化物。電流密度為40mA/cm2，電極間距2cm，處理2h，COD去除率為62%，TOC去除率為40%，UV254去除率為68%，色度去除率為99%。處理后NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，添加NaCl至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%，作為樹脂再生劑使用，再生飽和樹脂的效率為新鮮再生劑的95%，重復(fù)使用6次后，再生效率下降至新鮮再生劑的60%以下，將脫附液處置。至此，脫附液減量化為常規(guī)方法的1/7。
[0033]實(shí)施例5
[0034]某市政污水在常規(guī)工藝處理后，用離子交換樹脂進(jìn)行深度凈化處理。在樹脂處理達(dá)到吸附飽和后，在常溫常壓下，用再生液再生30min。再生后，再生液成為脫附液。用電催化氧化裝置處理脫附液，處理設(shè)備同實(shí)施例1，不同在于所述的陰極采用石墨板；所述的陽極為鈦基形穩(wěn)電極，涂層為釕氧化物。電流密度為50mA/cm2，電極間距1.5cm，處理3h，COD去除率為64%，TOC去除率為42% ,UV254去除率為70%，色度去除率為99%。處理后NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%，添加NaCl至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，作為樹脂再生劑使用，再生飽和樹脂的效率為新鮮再生劑的96%，重復(fù)使用6次后，再生效率下降至新鮮再生劑的60%以下，將脫附液處置。至此，脫附液減量化為常規(guī)方法的1/7。
[0035]實(shí)施例6
[0036]其他操作同實(shí)例5，COD去除率為64%，TOC去除率為42%，UV254去除率為70%，色度去除率為99%。處理后NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%，添加NaCl至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%，作為樹脂再生劑使用，再生飽和樹脂的效率為新鮮再生劑的98%，重復(fù)使用7次后，再生效率下降至新鮮再生劑的60%以下，將脫附液處置。至此，脫附液減量化為常規(guī)方法的1/8。
[0037]實(shí)施例7
[0038]其他操作同實(shí)例5，COD去除率為64%，TOC去除率為42%，UV254去除率為70%，色度去除率為99 %。處理后NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9 %，添加NaCl至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15 %，并添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的NaOH，作為樹脂再生劑使用，再生飽和樹脂的效率為新鮮再生劑的99%，重復(fù)使用7次后，再生效率下降至新鮮再生劑的60%以下，將脫附液處置。至此，脫附液減量化為常規(guī)方法的1/8。
[0039]實(shí)施例8[0040]某印染廢水在常規(guī)工藝處理后，用離子交換樹脂進(jìn)行深度凈化處理。在樹脂處理達(dá)到吸附飽和后，在常溫常壓下，用再生液再生30min。再生后，再生液成為脫附液。用電催化氧化裝置處理離子交換樹脂脫附液，所采用的電催化氧化裝置包括穩(wěn)流電源、電解槽、陽極和陰極；所述的電解槽包括進(jìn)水口和出水口，電解槽中間用陽離子交換膜隔開陰極室和陽極室，所述的陽極和陰極分別位于陽極室和陰極室中，所述的陰極采用石墨板；所述的陽極為鈦基形穩(wěn)電極，涂層為釕氧化物；向電催化氧化裝置加入離子交換樹脂脫附液，電催化氧化裝置的陽極和陰極的電流密度為20mA/cm2，陽極和陰極電極間距2cm，在電解槽的反應(yīng)時(shí)間3h，COD去除率為60%，TOC去除率為39%，UV254去除率為66%，色度去除率為97%。處理后NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%，添加NaCl至樹脂脫附液中的NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，作為樹脂再生劑使用，再生飽和樹脂的效率為新鮮再生劑的94%，重復(fù)使用4次后，再生效率下降至新鮮再生劑的60%以下，將脫附液處置。至此，脫附液減量化為常規(guī)方法的1/5。
[0041]實(shí)施例9
[0042]其他操作同實(shí)例8，COD去除率為60%，TOC去除率為39%，UV254去除率為66%，色度去除率為97%。處理后NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%，添加NaCl至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，作為樹脂再生劑使用，再生飽和樹脂的效率為新鮮再生劑的98%，重復(fù)使用5次后，再生效率下降至新鮮再生劑的60%以下，將脫附液處置。至此，脫附液減量化為常規(guī)方法的1/6。
[0043]實(shí)施例10
[0044]其他操 作同實(shí)例8，COD去除率為60%，TOC去除率為39%，UV254去除率為66%，色度去除率為97 %。處理后NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9 %，添加NaCl至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15 %，并添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的NaOH，作為樹脂再生劑使用，再生飽和樹脂的效率為新鮮再生劑的99%，重復(fù)使用5次后，再生效率下降至新鮮再生劑的60 %以下，將脫附液處置。至此，脫附液減量化為常規(guī)方法的1/6。
【權(quán)利要求】
1.一種離子交換樹脂脫附液的無害化處置與資源化利用方法，其步驟包括: (a)向電催化氧化裝置內(nèi)加入樹脂脫附液；所采用的電催化氧化裝置包括穩(wěn)流電源、電解槽、陽極和陰極；所述的電解槽包括進(jìn)水口和出水口，所述的陰極采用石墨板、鈦板、負(fù)載釕氧化物或銥氧化物的鈦板；所述的陽極為鈦基形穩(wěn)電極，涂層為釕氧化物或銥氧化物； (b)樹脂脫附液開始電催化氧化處理，所述的陽極和陰極的電流密度為5-50mA/cm2，樹脂脫附液在電解槽的反應(yīng)時(shí)間為0.5-3h ;所述的陽極和陰極的間距為1.5-5cm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子交換樹脂脫附液的無害化處置與資源化利用方法，其特征在于，還包括步驟(C)，其步驟為:向步驟(b)處理過的樹脂脫附液中補(bǔ)充氯化鈉，補(bǔ)充氯化鈉之后，樹脂脫附液中氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升至12-15%，配制成離子交換樹脂再生劑用于再生飽和的離子交換樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子交換樹脂脫附液的無害化處置與資源化利用方法，其特征在于，所述步驟(a)中的電解槽中間用陽離子交換膜隔開陰極室和陽極室，所述的陽極和陰極分別位于陽極室和陰極室中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子交換樹脂脫附液的無害化處置與資源化利用方法，其特征在于，所述步驟(b)中電流密度調(diào)節(jié)為20mA/cm2，反應(yīng)時(shí)間為2h。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子交換樹脂脫附液的無害化處置與資源化利用方法，其特征在于，還包括在所述步 驟(C)樹脂脫附液中添加NaOH。
【文檔編號(hào)】C02F1/461GK103936112SQ201410182024
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】李愛民, 王柏俊, 王長明, 江野立, 朱兆連, 宋海歐, 王駿, 陳訊 申請(qǐng)人:南京大學(xué)