周紹箕，汪繼國，吳政
（北京服裝學(xué)院材料工程系 北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029）

　　摘　要：研究用離子交換纖維處理含農(nóng)藥阿特拉津的廢水，用靜態(tài)法、動(dòng)態(tài)法，對(duì)強(qiáng)酸、弱酸陽離子交換纖維的吸附性能進(jìn)行了比較，研究結(jié)果表明，強(qiáng)酸陽離子交換纖維可處理含阿特拉津等有機(jī)物廢水，廢水CODcr可降低86％，經(jīng)2級(jí)吸附交換后，CODcr可達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)。離子交換纖維可用濃度為lmol／L的氯化鈉或氫氧化鈉溶液再生。
　　關(guān)鍵詞：農(nóng)藥廢水；廢水處理；離子交換纖維；阿特拉津
　　中圖分類號(hào)：X786；X703
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　文章編號(hào)：1009－2455（2002）06－0035－03

A Study on Treatment of Atrazine-Containing Wastewater with Ion Exchange Fibers.
ZHOU Shao-ji, WANG Ji-guo,. WU Zheng
(Department of Material Technology, Beijing Institute of Clothing Technology. Beijing 100029, China)

　　Abstract: In studying the treatment of atrazine-containing wastewater with ion exchange fibers, comparisons were made between the adsorptive capacities of strong acid type cation exchange fiher and weak acid type cation exchange fiber with static method and dynamic method. Results of the study showed that strong acid type cation exchange fiber can be use in the treatment of wastewater which contains atrazine and other organisms, with which the CODcr in the wastewater can be reduced by 86% and the CODcr can be up to the discharge standard after atwo-stage adsorption. The ion exchange fiber can be regenerated with 1 mol/L sodium chloride solution or sodium hydroxide solution.
　　Key words: pesticide-containing wastewater; wasterwater treatment; ion exchange fiber for treatment of
wastewater; atrazine

　　離子交換纖維是一種新型離子交換材料，它和離子交換樹脂一樣，含有固定離子，并有與固定離子符號(hào)相反的活動(dòng)離子，在水中，活動(dòng)離子可和相同符號(hào)的離子進(jìn)行交換，和離子交換樹脂相比，它的特點(diǎn)是比表面積較大、交換與洗脫速度快、容易再生，可以短纖維、無紡布、網(wǎng)、織物等多種形式應(yīng)用，可去除水中微量無機(jī)離子或有機(jī)物。 阿特拉津是一種農(nóng)藥（除草劑），化學(xué)名2－氯4-乙胺基6-異丙胺基1，2，3三嗪，又名莠去津（Atrazine），應(yīng)用廣泛，但毒性較大。本文對(duì)采用離子交換纖維處理這種廢水進(jìn)行了研究。

1 試驗(yàn)部分

1．1 試驗(yàn)用水
　　阿特拉津飽和水溶液為實(shí)驗(yàn)室配制，農(nóng)藥廠廢水為工廠提供。農(nóng)藥廠廢水含阿特拉津、乙胺、異丙胺、苯胺及氫氧化鈉。氯化鈉等，種類多含量低，尤其是吸附后含量更低，用一般方法很難分別測(cè)定，故采用化學(xué)耗氧量（CODcr）來代表總有機(jī)物的污染程度。經(jīng)測(cè)定，阿特拉津飽和水溶液的CODcr的質(zhì)量濃度為160mg／L，農(nóng)藥廠廢水CODcr的質(zhì)量濃度為728mg／L。
1．2 纖維及其預(yù)處理
　　強(qiáng)酸陽離子交換纖維（含-SO₃H）、弱酸陽離子交換纖維（含-COOH）為本實(shí)驗(yàn)室制備。 取強(qiáng)酸陽離子交換纖維，用濃度為1mol／L氫氧化鈉溶液浸泡纖維12h洗至中性即得到強(qiáng)酸（鈉型）。
　　取弱酸陽離子交換纖維，用濃度為1mol／L的氫氧化鈉溶液浸泡纖維12h洗至中性即得到弱酸（鈉型）。用濃度為1mol／L的鹽酸浸泡纖維12h洗至中性即得到弱酸（氫型）。
1.3 靜態(tài)離子交換法
　　準(zhǔn)確稱取強(qiáng)酸（鈉型）、弱酸（鈉型）、弱酸（氫型）各1g，各2份分別放人燒杯中，加入阿特拉津飽和水溶液100mL，靜置3h，測(cè)定溶液的化學(xué)耗氧量（CODcr)。
1.4 動(dòng)態(tài)離子交換法
　　準(zhǔn)確稱取強(qiáng)酸（鈉型）、弱酸（鈉型）、弱酸（氫型）各4g，先浸濕，再裝入吸附柱中，加入清水，使水的液面稍高于纖維層，取100mL阿特拉津飽和水溶液移人滴液漏斗中，控制滴加的速度和流過纖維的速度基本相同，液面位置基本不變，流下的水棄之，流下的尾液再循環(huán)流過纖維，測(cè)尾液的化學(xué)耗氧量（CODcr）。

2 結(jié)果和討論

2．1 靜態(tài)法試驗(yàn)結(jié)果
　　阿特拉津飽和水溶液的ρ（CODcr）測(cè)定值為160mg／L。靜態(tài)試驗(yàn)對(duì)飽和阿特拉津水溶液CODcr的去除效果如表1所示。

表1　結(jié)果表明3種纖維都能吸附農(nóng)藥阿特拉

纖維類型 尾液ρ（CODcr）/（mg.L^-1) CODcr去除率/% 強(qiáng)酸（鈉型） 36.7 77.06 弱酸（鈉型） 51.0 68.12 弱酸（氫型） 62.8 60.75

　　表1結(jié)果表明3種纖維都能吸附農(nóng)藥阿特拉津，使CODcr值降低60％以上，其凈化效果大小次序：強(qiáng)酸（鈉型）＞弱酸（鈉型）＞弱酸（氫型）。靜態(tài)法的結(jié)果可說明用此種纖維凈化農(nóng)藥阿特拉津是可行的。
2．2 動(dòng)態(tài)法試驗(yàn)結(jié)果
　　由于農(nóng)藥廠廢水中含有大量鈉離子，弱酸（氫型）在實(shí)際應(yīng)用中也會(huì)是鈉型，故動(dòng)態(tài)法只用強(qiáng)酸（鈉型）和弱酸（鈉型）纖維；阿特拉津飽和水溶液的試驗(yàn)仍采用3種纖維，試驗(yàn)結(jié)果如表2、表3所示。

表2 阿特拉津飽和水溶液動(dòng)態(tài)法試驗(yàn)結(jié)果

纖維類型 停留時(shí)間/min 尾液ρ（CODcr)/(mg.L^-1) CODcr去除率/% 強(qiáng)酸（鈉型） 20 41.6 74.0 弱酸（鈉型） 23 85.3 46.69 弱酸（氫型） 22 69.0 56.88

　　注：阿特拉津飽和水溶液CODcr的質(zhì)量濃度（測(cè)定）為160mg/L。

表3 濃藥廠廢水動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果

纖維類型 停留時(shí)間/min 尾液ρ（CODcr)/(mg.L^-1) CODcr去除率/% 強(qiáng)酸（鈉型） 30 202 72.20 弱酸（鈉型） 35 414 43.05

　　注：農(nóng)藥廠廢水CODcr的質(zhì)量濃度（測(cè)定）為728mg/L。

　　表2結(jié)果表明，強(qiáng)酸纖維優(yōu)于弱酸纖維，這可能是前者在水中離解度較大之故。
　　表3結(jié)果表明，對(duì)農(nóng)藥廠廢水的處理同樣是強(qiáng)酸纖維優(yōu)于弱酸纖維，經(jīng)強(qiáng)酸纖維處理的廢水，CODcr值可降低70％以上。廢水中阿特拉津及有機(jī)胺是弱堿，可以和鈉離子進(jìn)行交換，除此之外，有機(jī)堿的憎水鏈還可和纖維骨架的憎水部分通過范德華力吸附，因此比無機(jī)離子有更好的離子交換選擇性。
2．3 強(qiáng)酸陽離子交換纖維處理農(nóng)藥廠廢水
　　表3結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)條件下100mL農(nóng)藥廠廢水流過4g纖維，其CODcr值可降低70％以上，尚不能達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)行2級(jí)處理，即再通過另一吸附柱，提高CODcr的去除率。2級(jí)處理的試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 2級(jí)吸附交換試驗(yàn)結(jié)果

分析項(xiàng)目 1級(jí)交換 2級(jí)交換 纖維重/g 8 6 進(jìn)水ρ（CODcr）/（mg.L^-1) 728 116 停留時(shí)間/min 30 28 出水ρ（CODcr)/(mg/L^-1) 116 6.96 CODcr去除率/% 84.03 94

　　表4結(jié)果表明，經(jīng)過2級(jí)吸附交換，CODcr值已達(dá)6.96，說明采用適當(dāng)?shù)臈l件，經(jīng)2級(jí)處理可使廢水尾液CODcr值達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)。
　　為了考察纖維吸附情況，吸附柱中裝填8g強(qiáng)酸（鈉型）纖維，5次通過農(nóng)藥廢水，每次100mL，待廢水完全通過時(shí)，測(cè)定廢水CODcr值，結(jié)果如表5所示。

表5 吸附次數(shù)對(duì)CODcr去除率的影響

流過100mL廢水時(shí)間/min ρ（CODcr）/（mg.L^-1) CODcr去除率/% 30 116 84 28 139 81 30 124 83 29 403 44 26 442 39

　　表5結(jié)果表明多次吸附、交換，尾液的CODcr值逐漸升高，到第5次時(shí)CODcr的去除率仍可達(dá)39％，說明纖維仍未飽和。在本試驗(yàn)條件下，如采用吸附柱，可用逆流串聯(lián)方式，使廢水從纖維接近飽和柱流入，最后從新纖維柱流出，控制一定條件就可使尾液達(dá)標(biāo)。
2．4 強(qiáng)酸陽離子交換纖維的再生
　　NaOH或NaCl水溶液均可使纖維的性能完全恢復(fù)，但考慮到價(jià)格和再生劑的來源，本試驗(yàn)采用濃度為1mol／L的NaCl溶液再生。將前述吸附過阿特拉津飽和液和農(nóng)藥廢水的強(qiáng)酸離子交換纖維用濃度為1mol／L的氯化鈉再生后，再用其處理廢水，結(jié)果列于表6。

表6 再生纖維與新纖維處理效果比較

纖維類型 新強(qiáng)酸纖維（鈉型） 再生過的強(qiáng)酸纖維（鈉型） 停留時(shí)間/min 30 29 尾液ρ（CODcr）/（mg.L^-1) 116 101 CODcr去除率/% 84.06 86.13

　　表6結(jié)果表明，用氯化鈉再生的纖維性能可復(fù)原，廢水CODcr值仍能降低80％以上。
　　從表3--表6結(jié)果看，強(qiáng)酸纖維（鈉型）動(dòng)態(tài)下能凈化含阿特拉津等有機(jī)物廢水。

3 結(jié)論

　　強(qiáng)酸性陽離子交換纖維。弱酸性陽離子交換纖維可處理含阿特拉津等有機(jī)物的廢水，強(qiáng)酸性纖維優(yōu)于弱酸性纖維。
　　強(qiáng)酸性纖維吸附有機(jī)物后，可用濃度為1mol／L氫氧化鈉或氯化鈉溶液再生，性能可恢復(fù)，建議采用濃度為1mol／L的NaCl溶液再生。

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　　作者簡介：周紹箕（1932－）．男，天津人，教授，從事離子交換纖維、表面活性劑、染整助劑研究．電話（010）63523913。