成信工水污染控制工程实验指导05离子交换法处理含铬废水.docx

实验五离子交换袋处理含铸废水一、实验目的1、加深离子交换基本理论的理解。2、熟悉离子法处理含珞废水的工艺流程及装置。3、掌握离子交换法处理含铭废水的操作方法。二、实验原理离子交换树脂是一种不溶于水的固体颗粒状物质。按照所交换的种类，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。阳离子交换树脂是以钠离子(Na型)或氢离子(M型)置换溶液中的阳离子从而将其去除掉。阴离子交换树脂是以羟基(OH)离子置换溶液中的阴离子，从而将其去除掉。含铝废水主要含有以Cro产、CmO产形态存在的六价铝和少量三价辂离子。经预处理后，可用阳树脂去除三价铝离子和其他阳离子，用阴树脂去除六价格离子。其交换反应如下：三价铝的交换：6RH+Cr2032R3Cr+3H20六价铭的交换：2R0H+Cr0R2Cr0,+20H2ROH+Cr2O72R2Cr2O7+2H经阳柱、阴柱处理后，废水中的三价铭和六价珞转移到树脂上，树脂上的H+和OH被置换下来结合成水。树脂失效后，阳柱用一定浓度的HCI或HSOi再生，阴柱可用一定浓度的NaOH再生，反应式如下。R3Cr+3HC13RH+CrCl3R2Cr2O?+2NaOH=R2CrOt+Na2CrOt+H2OR2CrOl+2NaOH=2R0H+Na2CrOl三、实验装置与仪器1、仪器(1)离子交换实验装置1套，如图1所示；(2)烧杯(150mL)15个；(3)秒表1只；(3) C/测定需用的仪器IoOOmL容量瓶(2个)；IOOmI试剂瓶(1个)；20mL带刻度移液管(1支)；IolnL带刻度移液管(1支)；50mL比色管15个；分光光度计(1台)。2、试剂(1)实验水样(用自来水、K2CmO7等化学试剂配制)5L；(2)阳离子交换树脂再生溶液：5%HCI溶液5L；(3)阴离子交换树脂再生溶液：10%NaoH溶液5L；(4) PH试纸(5) C产测定褥用的试剂:显色剂(二苯碳酰二肿、丙酮)100ml；重铭酸钾标准液(IoomgL)1000mL;重铝酸钾使用液(lmgL)1000mL；再生废液41排气再生废液e压力表_再生液110% NaoH)图1离子交换法处理含铭废水实验装置图四、实验操作步骤该实验分为交换，反冲洗、再生、清洗四个过程。具体操作分步进行（实验前所有阀门全部关闭）。（一）交换过程1、打开阳离子交换柱（简称“阳柱”）上部的排气管帽、进水阀门。2、启动废水泵，缓慢开启流量计阀门，调整流量为5L/L3、当阳柱内水充满后，盖上排气管帽，同时打开连结阴离子交换柱（简称“阴柱”）的通水阀门，去掉阴柱上部的排气管帽。4、当阴柱内充满水后，盖上排气管帽，同时旋启阴柱下部出水管夹。5、注意调整废水处理实验系统平衡，控制进出废水量，观察压力表。实验系统稳定运行后，每间隔5分钟取一次阴柱出水水样约IOOmL。取水样的同时，测试阳柱和阴柱出水的pH。6、交换过程结束，需关闭所用阀门。（二）反冲洗过程1、将自来水软管连结交换过程的进水管咀，开启排废再生液阀门。2、反冲洗阳树脂，接通清水泵电源，缓慢开启流量计阀门，调整流量为5L/h。3、观察阳柱内冲洗树脂及排气的现象，5分钟后结束该过程。4、反冲洗阴树脂，将自来水软管连结碱溶液流量计进水管咀，开启排废再生液阀门。5、缓慢开启流量计阀门，调整流量为5Lh°6、观察阴柱内冲洗树脂的现象，10分钟后反冲洗完毕。（H）再生过程1、将HCL槽水泵软管连结阳柱前流量计进口管咀2、逆流再生阳树脂，开启阳柱下端进再生液（HCL）阀门，上端排废液阀3、接通酸溶液水泵电源，缓慢开启流量计阀门调整流量为3L/h。4、将NaOH槽水泵软管连结阴柱前流量计进口管阻；5、逆流再生阴树脂，开启阴柱下端进再生液（NaOH）阀门，上端排废液阀；6、接通碱溶液水泵电源，缓慢开启流量计阀门调整流量为3L/h。7、再生阳、阴树脂，稳定运行15分钟，结束该实验过程。（四）清洗过程1、将自来水软管连结阳、阴柱前流量计进口管咀。2、逆流清洗（两柱同时进行），接通清水泵电源，分别调整流量计阀门，流量为阳柱5Lh,阴柱5Lh3、稳定运行15分钟（注意观察柱内树脂层的变化及测试出水pH）。4、结束实验，切断电源，关闭所用阀门。五、实验数据与结果（一）填写实验记录表及原始数据柱子直径（Cln）邛日树脂高度（Cm）；阴树脂高度（Cm）废水原始浓度（C）C0；PH值O表1交换数据水样序号12345678910取样时间（分）流量(Lh)流速(mh)出水浓度（mgL）阳柱出水PH阴柱出水PH备注表2再生数据阳柱阴柱HCl浓度流量流速再生时间NaOH浓流量流速再生时间(%)(Lh)(mh)(min)度(%)(Lh)(mh)(min)（二）计算并绘出穿透曲线即CC0与时间t的关系曲线；六、注意事项1 .启动水泵前，应先去掉阳、阴柱的排气管帽。2 .实验开始后注意调试水处理系统进出水平衡，稳定。3 .实验运行过程中，注意观察柱内液位变化，柱内应充满水而不能留有空气层，一旦出现随时排气。七、思考题1、分析论述阴柱出水浓度与阳柱出水PH的关系。2、反冲洗时流量的大小对反冲洗有什么影响？附录：辂（Cre+）的测定一、原理六价铝（Cr"）离子与二苯碳酰二的反应，在酸性溶液中可生成紫红色络合物，在54Onm处有最大吸收峰。二、仪器1、分光光度计2、50ml比色管、移液管、容量瓶等。三、试剂1、重铝酸钾标准溶液:称取0.2829的K2Cr2O7,溶于1升容量瓶中。此时溶液的Cr(i'为Iml=IOOugo2、重钻酸钾使用液：将上述溶液吸取IOnlI于IOoomI容量瓶中。此时溶液为Inn=LOUgC产。3.显色剂：称取0.2克二苯碳酰二肿溶于50ml丙酮中，加水稀释至IOOmle四、测定步骤1 .标准曲线测定：分别取0、2、4、6、10、15ml倍使用液于50ml比色管中，稀释至40ml左右。加2.5Inl显色剂摇匀后，用水稀释至标线，静置10分钟。用ICnI比色皿，在540纳米处，测取吸光度作曲线。2 .水样测定：吸取适量水样于50ml比色管中，其它步骤同标准曲线测定，在标准曲线上查出铭含量。