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间歇性离子交换—电再生技术去除水中硝酸盐

毕晶晶  
【摘要】:作为重要的饮用水水源之一,地下水在生产和生活中发挥着越来越重要的作用。然而,近几十年来的监测结果显示,地下水中的硝酸盐污染日益严重。由于与人类健康密切相关,硝酸盐污染已引起各国的普遍重视。 与传统的地下水污染处理技术相比,电动力学(EK)和渗透反应墙(PRB)技术具有能持续原位处理、价格相对便宜等优点;另外还减少了地表处理设施,减少了污染物的暴露和对环境的扰动。但在用EK和PRB分别进行硝酸盐去除试验时发现,填充Fe~0介质的PRB在去除硝酸盐过程中会生成毒性更强的NH4+,而EK的治理周期很长,往往需要几个月甚至更长时间。 本研究拟结合EK和PRB技术的各自优点,通过试验首先筛选出能高效吸附NO_3~-的阴离子交换树脂,充分发挥PRB填充介质对水中NO_3~-的高效吸附功能以及EK对PRB介质中NO_3~-的加速迁移和浓缩功能,使树脂获得再生,恢复交换能力,实现硝酸盐的高效及无害化处理。 为了选择合适的吸附填充介质,首先对强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂201×7和硝酸根选择性树脂D407对水中NO_3~-的吸附效果、两种阴树脂分别与阳离子交换树脂(001×7和D001)不同配比混合条件下对水中NO_3~-的吸附效果以及SO_4~(2-)、Cl~-与NO_3~-共存的情况下对树脂吸附NO_3~-的影响进行了研究,结果发现:201×7比D407有更大的吸附量,两者的吸附量分别为59 mg NO_3~-/mL树脂和25 mg NO_3~-/mL树脂;在相同的试验条件下,当阴阳混合树脂的体积比为6:4时,对NO_3~-的去除率比较高,出水中无NO_3~--N检出且电导率小于5μs/cm;采用将一半体积的阴树脂填在交换柱下层、另一半体积的阴树脂与阳树脂完全混合后填在交换柱上层的混合方式,出水pH比较稳定,在6-8之间,因此在后面的试验中选择这种方式填充;树脂201×7在受到干扰离子影响的情况下,吸附量仍然比D407要大,并且在实际环境中,必然存在干扰离子,因此选择树脂201×7作为交换吸附的材料较D407更合适。 通过一系列的电再生试验表明,当在淡室中填充吸附饱和的混合树脂时,经过10小时静态以及80小时动态的连续电再生,可以实现对NO_3~-的有效去除,当进水中NO_3~--N的初始浓度为50 mg/L时,出水中的NO_3~--N可稳定在10mg/L以下,满足我国有关地下水中硝酸盐的标准要求,经过90个小时的连续再生,树脂的再生率可达到60 %。 一系列试验表明:间歇性的离子交换-电再生技术可以实现水中NO_3~-的稳定去除,并达到减少能耗、避免因化学再生而导致二次污染的目的。


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