摘要：
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相反的活動離子，在水中，活動離子可和相同符號的離子進行交換，和離子交換樹脂相比，它的特點是比表面積較大、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離子或有機物。 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。本文對采用離子交換纖維處理這種廢水進行了研究。
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相反的活動離子，在水中，活動離子可和相同符號的離子進行交換，和離子交換樹脂相比，它的特點是比表面積較大、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離子或有機物。 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。本文對采用離子交換纖維處理這種廢水進行了研究。
1 試驗部分
1．1 試驗用水
阿特拉津飽和水溶液為實驗室配制，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定，故采用化學(xué)耗氧量（CODcr）來代表總有機物的污染程度。經(jīng)測定，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
強酸陽離子交換纖維（含-SO3H）、弱酸陽離子交換纖維（含-COOH）為本實驗室制備。 取強酸陽離子交換纖維，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
準確稱取強酸（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，測定溶液的化學(xué)耗氧量（CODcr)。
1.4 動態(tài)離子交換法
準確稱取強酸（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)法試驗結(jié)果
阿特拉津飽和水溶液的ρ（CODcr）測定值為160mg／L。靜態(tài)試驗對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 動態(tài)法試驗結(jié)果
由于農(nóng)藥廠廢水中含有大量鈉離子，弱酸（氫型）在實際應(yīng)用中也會是鈉型，故動態(tài)法只用強酸（鈉型）和弱酸（鈉型）纖維；阿特拉津飽和水溶液的試驗仍采用3種纖維，試驗結(jié)果如表2、表3所示。
表2 阿特拉津飽和水溶液動態(tài)法試驗結(jié)果
纖維類型 停留時間/min 尾液ρ（CODcr)/(mg.L-1) CODcr去除率/%
強酸（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（測定）為160mg/L。
表3 濃藥廠廢水動態(tài)試驗結(jié)果
纖維類型 停留時間/min 尾液ρ（CODcr)/(mg.L-1) CODcr去除率/%
強酸（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（測定）為728mg/L。
表2結(jié)果表明，強酸纖維優(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，對農(nóng)藥廠廢水的處理同樣是強酸纖維優(yōu)于弱酸纖維，經(jīng)強酸纖維處理的廢水，CODcr值可降低70％以上。廢水中阿特拉津及有機胺是弱堿，可以和鈉離子進行交換，除此之外，有機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，因此比無機離子有更好的離子交換選擇性。
2．3 強酸陽離子交換纖維處理農(nóng)藥廠廢水
表3結(jié)果表明，在實驗條件下100mL農(nóng)藥廠廢水流過4g纖維，其CODcr值可降低70％以上，尚不能達排放標(biāo)準，可進行2級處理，即再通過另一吸附柱，提高CODcr的去除率。2級處理的試驗結(jié)果如表4所示。
表4 2級吸附交換試驗結(jié)果
分析項目 1級交換 2級交換
纖維重/g 8 6
進水ρ（CODcr）/（mg.L-1) 728 116
停留時間/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級吸附交換，CODcr值已達6.96，說明采用適當(dāng)?shù)臈l件，經(jīng)2級處理可使廢水尾液CODcr值達排放標(biāo)準。
為了考察纖維吸附情況，吸附柱中裝填8g強酸（鈉型）纖維，5次通過農(nóng)藥廢水，每次100mL，待廢水完全通過時，測定廢水CODcr值，結(jié)果如表5所示。
表5 吸附次數(shù)對CODcr去除率的影響
流過100mL廢水時間/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CODcr的去除率仍可達39％，說明纖維仍未飽和。在本試驗條件下，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標(biāo)。
2．4 強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)，但考慮到價格和再生劑的來源，本試驗采用濃度為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 新強酸纖維（鈉型） 再生過的強酸纖維（鈉型）
停留時間/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，強酸纖維（鈉型）動態(tài)下能凈化含阿特拉津等有機物廢水。
3 結(jié)論
強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物的廢水，強酸性纖維優(yōu)于弱酸性纖維。
強酸性纖維吸附有機物后，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。
