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锑(Antimony)是一种具有重要经济价值的有色金属,作为生命非必须元素,极少量就会有潜在的毒性。锑矿开采产生大量的含锑废水,若不经处理直接排放,会对生态环境和人体健康造成严重危害。锑矿废水中的锑主要是以五价的锑酸根形式存在,可与阴离子交换树脂上的离子交换基团进行交换,从而达到去除的效果。本文通过研究阴离子交换树脂吸附废水中锑,为离子交换树脂在锑矿废水处理的应用中提供技术参考。 通过筛选实验,比较了D201、D301和D314型三种阴离子交换树脂对锑的静态吸附容量和吸附速率,选出性能优良的D314型树脂对模拟锑矿废水进行静态吸附、动态吸附-再生和树脂稳定性实验。静态吸附实验考察了树脂投加量、溶液pH值、初始浓度、温度和吸附时间对除锑效果的影响;动态吸附实验研究了流量、树脂滤层高度对吸附除锑的影响;动态再生实验确定了最佳浓度的再生液。分别从静态吸附等温、热力学和动力学模型分析,探讨了树脂对锑的吸附特性和机理。并验证了D314型树脂对锑矿实际废水的处理效果。具体结论如下: 1.静态吸附实验表明:在D314型树脂投加量为2.0g,pH=7,温度为25℃,初始浓度200mg/L,吸附时间2h时,锑的吸附量为9.80mg/g,去除率可达97.97%。树脂投加量越大,单位质量的树脂吸附锑量减少,锑初始浓度越大,吸附量越大,温度对吸附影响不大,D314型树脂对锑的吸附是快速吸附的过程。 2.动态吸附-再生实验表明:在高50cm、直径50mm的离子交换柱内进行动态吸附实验,进水锑浓度为200mg/L,pH=7时,树脂滤层高度为20cm,流速为6ml/min较为适宜,流量越大,穿透时间越短,穿透体积越小,树脂滤层高度越高,穿透时间越长;树脂再生时,选用4%的NaOH作为再生液较适宜,以6ml/min的流量通过20cm的饱和树脂滤层,脱附率可达90%以上,脱附效果较好;D314型树脂经过5次吸附-再生后,仍具有良好的吸附性能,且机械性能好,可多次重复利用。 3.吸附机理分析:D314型树脂吸附锑的数据用Langmuir等温模型拟合更好,D314型树脂对锑的吸附是单层吸附,吸附过程是自发的、吸热的,包含了物理、化学吸附和络合作用,主要作用力包括化学键力、氢键力、偶极间作用力和配位基交换力;D314型树脂吸附锑的过程受颗粒扩散、液膜扩散等多个控速步骤控制,用准二级动力学模型能够更好的描述D314型树脂吸附锑的行为。 4.用锑矿实际废水对模拟锑矿废水确定的参数进行动态吸附-再生-稳定性实验,结果表明D314型树脂去除锑矿实际废水中锑的效果较好,可用于工业上处理锑矿废水。