江苏南大环保科技有限公司


申报单位

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申报技术/产品

基于树脂吸附分离的特征污染物治理与资源化技术


技术原理

吸附作为一种低能耗的固相萃取分离技术在工业上已有广泛的应用,常用的吸附剂主要有活性炭、改性纤维素、黏土、硅胶等。而应用最为广泛的活性炭,由于其机械强度差、使用寿命短且再生困难,导致运行成本偏高,影响了其在工业上的推广应用。
大孔吸附树脂是一种人工合成的具有多孔立体结构的聚合物吸附剂,是在离子交换剂和其他吸附剂应用基础上发展起来的一类新型树脂,它主要依靠和被吸附的分子(吸附质)之间的范德华引力,基于高比表面进行物理吸附而工作的,在实际应用中,对一些与其骨架结构相近的分子如芳香族环状化合物尤其具有很强的吸附能力。大孔吸附树脂不溶于酸、碱及有机溶剂,化学性质稳定,并可通过分子间的作用力,从水溶液中富集、分离和回收有机物质,与活性炭相比,大孔吸附树脂具有孔分布窄、机械强度好、容易脱附再生等优点。

第一代商品化的大孔吸附树脂在实际应用中存在吸附容量、孔结构性能和机械强度不够理想等问题,因此,本团队通过调节吸附树脂的物理结构(孔结构)和化学结构(极性大小),合成高比表面积、高吸附容量和高机械强度以及极性不同、孔径比较均匀的第二代超高交联吸附树脂和第三代复合功能吸附树脂,提高其吸附选择性和吸附与脱附能力以及物理化学稳定性和使用寿命,并降低其生产成本和操作费用,成功应用于含苯酚、甲酚、卤代酚、对硝基酚、对氨基酚、2,3-酸、苯乙酸、2-萘酚、吐氏酸、邻苯二胺、氟(氯)代甲苯、1,4-二羟基蒽醌、山梨酸等多种有机废水的处理与资源化。

近年来,随着纳米科技的快速发展,本团队基于载体网聚限域效应与Donnan效应,以具有不同表面性质的大孔树脂为载体,以Fe(III)、Zr(IV)、Mn(IV)等金属氧化物/磷酸盐纳米颗粒为目标负载物,开发出第四代纳米复合吸附材料,具有对铅、铬、铜、镍、砷、磷、氟等污染物吸附容量大、选择性高、速度快、再生与重复利用性能优良等优点,成功应用于电子电镀、制革、矿采等行业废水提标减排,相比常规处理技术,综合成本降低约30-50%。


适用范围

(1)实现高浓度废水或废液中的有机物、重金属和盐等污染物的选择性分离和富集,在有效降低污染的同时,实现有用物质的回收;

(2)实现水体中低浓度难降解污染物的深度净化,满足行业/地区水处理提标减排要求。


工艺流程及说明

吸附树脂工程化应用装置主要为固定床、以及在其基础上发展起来的移动床等。吸附树脂处理废水的主要工艺流程如图所示。首先根据进水水质进行必要的预处理,如调节pH值、过滤等,得到的溶液通过大孔树脂固定床吸附,吸附流出液可直接达标排放或进入下一级处理单元;当树脂到达吸附穿透点时需进行脱附,低浓度脱附液可作为下一批次脱附剂继续使用,高浓度脱附液一般可回用到生产工段,或者直接回收产品加以综合利用。


推广前景

树脂吸附技术是通过调整树脂的结构及树脂上的功能基团和负载物,使其与水中特征污染物分子间形成选择性吸附,从而将目标污染物从水中分离出来,再通过脱附剂将其自固相解吸,从而达到水污染治理与资源回收的双重效果。与同类技术相比,树脂吸附法在技术先进性、经济性、有效性等方面优势显著,具有广阔的发展前景与市场潜力。
其主要优势在于:

①适用范围较宽。废水浓度以几到上万mg/L均可应用此法,且吸附不受溶液中所含无机盐的影响,在非水体系中也可应用。

②性能稳定,使用寿命长。树脂有较好的耐温、耐酸碱、耐有机溶剂的性能,使用寿命较长,在正常情况下,吸附树脂的使用寿命为8~10年。

③利于综合利用,实现有用资源回收。废水中存在的有机中间体、贵金属等产品一般价格较高,采用该法能实现大部分有用资源的回收利用,在获得显著的环境效益和社会效益的同时,还可产生一定的经济效益。

④工业化中运行费用较低。使用该技术不需要特殊设备,技术容易掌握,在运行中能耗与电耗较低。