天津争光强酸阳树脂,大孔吸附树脂
工业废水处理中使用离子交换树脂根据官能团的性质可以分为阴离子交换树脂、阳离子交换树脂、大孔吸附树脂、螯合树脂以及氧化还原型树脂。应用离子交换树脂进行工业废水处理，不仅可以树脂再生，而且操作简单，工艺条件成熟且流程短。
1阳离子交换树脂
1.1强酸性阳离子交换树脂
这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基-SO3H，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团，如SO3-能吸附结合溶液中的其他阳离子。这2个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。
例如，可使用凝胶型强酸阳树脂或者大孔型强酸阳树脂处理废水中的氨氮，二甲胺及其他带正电荷的杂质等，可有效处理常规水处理较难处理的废水。
1.2弱酸性阳离子交换树脂
这是指含有羧酸基（-COOH）、酚基（-C6H4-OH）的离子交换树脂，其中以含羧酸基的弱酸型树脂用途广。树脂离解后余下的负电基团，如R-COO-（R为树脂骨架结构，碳氢聚合物），能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱，只能在碱性、中性或微酸性溶液中（如pH=5~14）起作用。高的交换容量、容易再生、以及对二价金属离子具有较好选择性是这种阳离子交换树脂的重要特点。
例如，可使用大孔弱酸阳树脂吸附废水中的Mn(II)，当pH=6.5-7时，Mn(II)的去除率达到99%，树脂的吸附容量达到130.98mg/g。使用3~4mol/L的HCl解吸，解析率可达到。
凝胶型弱酸阳树脂，产品不多，应用环境较为少见。
2阴离子交换树脂
2.1强碱性阴离子交换树脂
这类树脂含有强碱性基团，如季胺基-NR3OH（R为树脂骨架结构，碳氢聚合物），能在水中离解出OH-而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂的离解性很强，在不同pH值下都能正常工作。
例如，凝胶型强碱阴树脂处理Cr(VI)废水，具有交换容量大、交换效果好、树脂再生条件简单等优点。对于已经吸附饱和的树脂，可以使用8%NaOH溶液，50℃下进行再生，再生率＞95%，可实现树脂的重复利用。
大孔型强碱阴树脂被用于脱除废水色度、COD等，也有较好的应用效果，工业含氰废水中的CN-，应用Cl型的效果比OH型更好。
2.2弱碱性阴离子交换树脂
这类树脂含有弱碱性基团，如伯胺基（-NH2）、仲胺基（-NHR）或叔胺基（-NR2），他们在水中能离解出OH-而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附，其只能在中性或酸性条件下工作。
例如，废水中的有机酸可以通过大孔弱碱阴树脂来处理。部分排放存在限制的无机酸根，比如硝酸根、磷酸根等也可以使用阴树脂来来解决。
3螯合树脂
螯合树脂是一类能与金属离子形成多配位络合物的交联功能高分子材料。在其功能基中存在着O、N、P、As等原子，这些原子能以一对孤电子与金属离子形成配位键，构成与小分子螯合物相似的稳定结构。
例如：电镀、印染废水中的重金属离子，可以通过螯合树脂来处理，并且能回收部分贵重金属。含铜废水的处理，特别是在高含盐量的情况下，螯合树脂的优势就极为明显了。
4氧化还原树脂
这类树脂含有可逆的氧化还原基团，可与溶液中的离子发生电子转移，主要用于氧化还原而不引入杂质，提高产品纯度，除去溶液中的溶解的氧气。
5大孔树脂
在树脂球粒内部具有毛细孔结构的离子交换树脂统称为大孔型树脂。该类树脂具有吸附选择性特、脱附再生容易、可长期循环使用等特点，在处理中低浓度和难降解的有机化工废水领域具有特的优势，尤其适用于含有酚、胺、硝基物、有机酸等废水。
离子交换树脂法处理废水是一种较为有效的处理方法，应用场景可作为传统工艺的补充或者深化。如果能充分利用离子交换法的可重复使用特点，在一些特殊应用环境下，其经济效益会极有优势。因此，离子交换树脂在废水处理领域具有广阔的发展空间。
由于设备在不断使用中会截留大量悬浮物，从而导致设备运行阻力增大，浊度上升。空气擦洗操作则利用空气动力吹开树脂层表面杂质，并使树脂颗粒在水的作用下互相摩擦，从而达到清洗树脂的目的。
空气擦洗步骤：
1.进行空气擦洗操作前，为了防止空气流速过高，对树脂造成损伤，应先将液位降到距离树脂上部10~15cm处。然后缓慢打开压缩空气阀与顶部放空阀进行反洗擦洗。空气擦洗用气强度标准状态下为3.4~4m3/(m2•min)，压力约为0.1~0.15MPa。（注意：请根据树脂特性及实际情况进行相应调整，以出口管不溢流出树脂为佳。）
2.空气擦洗反洗进气时间每次以2~4min为宜，沉降5min；
3.重复擦洗与沉降操作10~20次；
4.进行反洗操作，若后出水清澈，则再进行一次擦洗——沉降——反洗操作；若后出水仍有较多杂质，则需重复2~4步骤，直至树脂清洗干净。
注意：是否进行空气擦洗操作，应当根据树脂实际使用状态来确定。过于频繁擦洗有可能导致树脂破损率上升；擦洗周期过长，不能有效防治树脂板结。空气擦洗装置的合理运用，不但可以减少和避免离子交换设备的损坏几率，同时还可以大大节约反洗用水量，提高离子交换器的出水质量。
载铜螯合树脂处理氨氮废水
目前处理高浓度的氨氮废水，已经有了相对成熟的技术方法，处理效果也较好，但是对于低浓度的氨氮废水的处理还相对比较困难。根据GB8978-1996《污水排放综合标准》，工业废水排放标准要求氨氮的含量低于15mg/L。所以用离子交换树脂处理低浓度的氨氮废水就很具有经济价值和理论意义。同时通过用酸回收浓缩硫酸铵溶液，对于交换剩余产物也得到有效的利用。目前，我们选用的除氨氮树脂使用的为载铜螯合树脂。
一、载铜螯合树脂（以下简称铜基树脂）基本情况
1、以亚胺基二乙酸基螯合树脂作为原始树脂，二价铜离子作为负载金属离子，制备了载铜螯合树脂。该树脂对稀氨水中氨氮具有良好的吸附性能，NH3-N饱和吸附量高达44g/kg（干树脂），此时树脂上铜离子与氨分子的摩尔比为1:1.535。
2、分别对铜基树脂在酸性条件和碱性条件下的稳定性进行了研究，发现在无其他干扰离子的情况下，该树脂的稳定区间为pH3.5~10.5，pH＜3.5时铜离子明显的被解析，pH＞10.5时，铜离子开始于OH-反应生成CuO黑色沉淀。
3、反应温度对铜基树脂吸附氨氮有一定影响，8℃到35℃时，氨氮去除率缓慢下降，35℃到60℃时氨氮去除率下降趋势变大。
4、反应终点的pH是影响铜基树脂吸附氨氮的重要条件，在无竞争离子条件下，氨氮去除率随着pH的增加呈线性上升趋势；在含有竞争离子条件下，由于氨氮的形态和氢氧根的竞争，氨氮去除率随着pH的增加而上升，在pH=9.5-10达到高点，随后又呈下降趋势。
5、存在竞争离子时，氨氮吸附量会受影响，竞争阳离子浓度太高会导致Cu2+脱落。当树脂上氨氮吸附到一定浓度时，会由于负载金属离子和树脂间配位键的消失和离子键削弱不同程度的受到体系中竞争阳离子的影响，这与竞争阳离子的价态和浓度有关。
二、实验主要数据
实验装置简图：
试验条件：树脂采用铜基树脂，去离子水+氯化铵配水，设置了干扰阳离子，Na+浓度500ppm，Ca2+浓度200ppm，进水氨氮浓度100mg/L、pH=9，流速=3BV，树脂高度40cm（树脂量约200mL）。
由图可知，使用铜基树脂树脂处理氨氮废水，出水效果良好，稳定在7-10mg/L之间（超过15mg/L的标准），且在16个小时之内是稳定的，处理了约50BV后氨氮出水到达泄漏值，21小时时达到25mg/L。
树脂再生，本实验采取的是硫酸再生，再生液pH＞4.5，再生液可富集重复使用至硫酸铵富集到1.5g/L。具体浓缩情况见下图：