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磷化工和冶金行业产生大量含钒铬废渣,这类废渣中通常含有钒、铬、磷等元素,若直接排放到环境中会造成水资源污染,及有价金属的浪费和水体富营养化。针对这一现象,本文通过对国内某企业的磷铁矿焙烧后产生的含钒、铬的磷酸钠废渣的综合利用研究,探索了一种利用离子交换树脂脱除并回收其中的钒、铬有价金属的方法,同时净化了磷酸钠。本文首先通过对多种型号树脂的交换容量和吸附效果比较,筛选出D301R大孔弱碱性阴离子交换树脂作为吸附材料,并对其吸附、解吸过程进行了系统研究。通过静态吸附行为的研究,主要考察了pH值、温度、固液比、转速等因素对钒铬吸附的影响,并从热力学和动力学方面对D301R树脂吸附钒、铬的过程进行深入分析。动态实验主要研究了实际料液在交换柱中的吸附工艺,在料液浓度、温度、停留时间、树脂床层高等因素的优化实验基础上设计了离子交换柱参数,并确定了两步解吸的工艺路线。另外,通过多轮的吸附-解吸-再生循环实验验证树脂的重复使用性能。静态实验研究结果表明:D301R树脂在pH=6.5,最佳固液比(即树脂质量:料液体积)为1:10,转速180 r/min条件下,钒(Ⅴ)、铬(Ⅵ)的去除效率分别可达60%、85%。热力学研究表明:D301R树脂对高浓度磷酸钠溶液中钒(Ⅴ)的吸附行为可用Langmiur和Freundlich等温方程描述,相关系数分别为0.9803和0.9761。吸附钒(Ⅴ)、铬(Ⅵ)的过程是自发过程(ΔG＜0),熵变为负值(ΔS＜0),均为放热过程(ΔH＜0)。动力学研究表明D301R树脂对钒(Ⅴ)、铬(Ⅵ)的吸附交换在室温下是瞬时反应,符合二级吸附交换动力学过程。通过表观速率常数的拟合得到钒(Ⅴ)、铬(Ⅵ)的吸附交换过程的表观活化能分别为59.84J/mol,1183.33J/mol。动边界模型模拟和搅拌速度实验表明钒(Ⅴ)在D301R树脂上的吸附受颗粒扩散和化学反应联合控制,其中以化学反应控制为主;铬(Ⅵ)的吸附过程主要受颗粒扩散控制。动态的工艺实验表明:最佳工艺条件为,废渣料液浓度120 g/L、HRT=15 min,室温25℃,树脂床层体积为20mL(L/D=13)。解吸操作采用3mol/L的NaOH作为解吸剂,两步解吸的方式。经过十轮循环实验,钒和铬的吸附率分别基本稳定在90%、80%以上,解吸效率也分别保持在95%、90%左右,吸附和解吸性能没有明显改变。该工艺不仅可有效脱除并回收了钒(Ⅴ)、铬(Ⅵ)有价金属,成功净化了磷酸钠,提高了磷酸钠废渣的综合利用率及经济效益,最终达到清洁生产、环境保护和实现循环经济三者的统一。