利用金属盐溶液回收EDTA金属络合物及再生氯型阴离子交换树脂的方法技术

一种利用金属盐溶液回收EDTA镉金属络合物及再生氯型阴离子交换树脂的方法，其利用氯型阴离子树脂吸附EDTA镉金属络合物，再将负载EDTA镉金属络合物后的氯型阴离子交换树脂作为处理对象，选用金属盐溶液作为再生剂，对吸附后的氯型阴离子树脂进行动态再生，然后对再生液进行处理，回收EDTA与金属镉。经本发明专利技术处理后，能够有效地回收络合溶液中EDTA镉金属络合物，并且树脂通过若干次循环利用后，树脂仍具有较好的吸附效果，为今后大型试验进行提供了便利，减少一定的处理时间与成本，并能够减少EDTA金属络合溶液对环境所造成的二次污染。

【技术实现步骤摘要】
利用金属盐溶液回收EDTA金属络合物及再生氯型阴离子交换树脂的方法
本专利技术涉及利用金属盐溶液回收EDTA金属络合物及再生氯型阴离子交换树脂的方法。
技术介绍
离子交换树脂具有化学稳定性好、机械强度高、交换能力大等优点,因而在锅炉用水处理及除盐水、纯净水的生产中得到了广泛的应用。但在使用过程中,常出现清洗水不断增加,出水水质差,周期性制水量不断下降,颜色变深,树脂交换容量不断下降等现象。根据以上现象,可认定为树脂受到污染。如果不及时采取合理措施使其再生,就会造成树脂失效,甚至报废,影响正常生产。目前，在软化和除盐工艺中，离子交换树脂的再生技术主要有NaCl再生法、酸碱再生法、CO2再生离子交换法、电再生法、超声脱附等，其中NaCl再生法、酸碱再生技术己经得到了广泛的应用，这些再生处理在技术工艺、应用范围等方面各有特点。例如：NaCl再生法主要应用于离子交换软化水处理中，离子交换软化水处理是利用阳离子交换树脂中可交换的阳离子(如从Na+、H+)，把水中所含得钙、镁离子置换出来，为恢复离子交换树脂的交换能力，通常采用工业食盐溶液(8％-10％)进行再生。对于强酸性阳树脂的再生，一般使用HCl和H2SO4作再生剂，强碱性阴树脂的再生，一般使用NaOH做再生剂。用CO2再生弱酸性阳离子交换树脂主要体现在由西德Karlsruhe核研究中心提出的CARIX工艺中，该工艺借助于自由酸形式的弱酸阳树脂和HCO3-型的阴离子交换剂，使得在水中溶解的盐被碳酸取代，反应中放出二氧化碳。在压力作用下，二氧化碳溶于水产生碳酸，它可以同时再生阴阳离子交换剂。对于电再生法，由于电场力的作用，在阴离子交换树脂和阳离子交换树脂颗粒接触的界面上，由H2O电离而产生的H3O+和OH-离子分别进入阳、阴离子交换树脂内部把阳、阴离子置换出来。阳、阴离子分别通过阳离子交换膜进入浓液室作为浓缩液排走。大量研究表明，在用螯合剂EDTA对重金属污染土壤进行淋洗过程中，EDTA会与金属离子形成稳定的络合态阴离子，如果产生大量EDTA金属络合物溶液的直接排放会对环境造成二次污染，另外考虑到EDTA价格较昂贵，当处理大量受污染土壤时，所需成本较高。在用离子交换法处理EDTA金属络合废液的研究中，一般选用阴离子交换树脂对废液中的EDTA金属络合阴离子进行处理，但如果不及时对吸附后树脂进行再生，会导致树脂失效以及报废，另外，还需对树脂中EDTA金属络合物进行回收，可节约淋洗成本，减少二次污染。因此，选择出一些对EDTA金属络合溶液中EDTA金属络合物回收效率高，操作简便，且对树脂再生效果好，以及对后续浓缩废液处理成本较低的再生剂是树脂处理重金属废液的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用金属盐溶液回收EDTA镉金属络合物及再生氯型阴离子交换树脂的方法，以解决现有离子交换技术中存在的对EDTA金属络合物回收效率低、树脂再生效果差、后续浓缩废液处理难等问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种利用金属盐溶液回收EDTA镉金属络合物及再生氯型阴离子交换树脂的方法，其包括如下步骤：(1)选取径高比为2.5-15的玻璃层析柱，精密称取定量氯型阴离子交换树脂，随后装入玻璃层析柱中；(2)利用恒流泵将EDTA镉金属络合物溶液作为吸附液抽入玻璃层析柱中，并使EDTA镉金属络合物溶液从玻璃层析柱顶部向下通过玻璃层析柱,实现动态上柱，当氯型阴离子交换树脂与EDTA镉金属络合物溶液的质量体积比达到1:325后停止进样；(3)选取金属活性强于镉的金属盐溶液作为再生剂，利用恒流泵按照0.5-2L/min的流速将金属盐溶液分别抽入经步骤(2)得到的负载EDTA镉金属络合物的氯型阴离子交换树脂，并使金属盐溶液从玻璃层析柱顶部向下通过玻璃层析柱，直至单位体积再生液中EDTA镉金属络合物含量低于0.021mg/L；(4)收集步骤(3)中含有EDTA镉金属络合物的再生液，向收集的再生液中加入质量浓度为5％的氧化钙溶液，调节pH至9～10，搅拌反应2小时，离心，过滤，回收重金属沉淀与EDTA-Ca溶液。所述步骤(2)中EDTA镉金属络合物溶液是将镉污染土壤与浓度为0.5-50mmol/L的Ca-EDTA溶液混合搅拌制得。所述金属盐溶液为氯化钙，硫酸镁，硫酸铁溶液，浓度均为0.5-2.5mol/L，其中硫酸铁溶液最佳。所述硫酸铁溶液能对负载EDTA镉金属络合物的氯型阴离子交换树脂进行连续五次吸附再生。本专利技术利用Ca-EDTA溶液与镉污染土壤制备出EDTA镉金属络合溶液，然后利用氯型阴离子树脂吸附EDTA镉金属络合物，再将负载EDTA镉金属络合物后的氯型阴离子交换树脂作为处理对象，选用金属盐溶液作为再生剂，对吸附后的氯型阴离子树脂进行动态再生，随后对再生液进行处理，回收EDTA与金属镉。另外，可吸附后树脂进行连续若干次的吸附再生实验；最后通过测定合并吸附流出液和再生流出液以及滤液中镉离子含量，可计算出再生剂对EDTA镉金属络合物的回收效率和氯型阴离子交换树脂的吸附效率以及镉离子去除效率。连续吸附再生实验次数为：5次以上。本专利技术的EDTA钙盐是EDTA的金属盐螯合物，其络合重金属的原理与EDTA一致，只是羧基上的H+被Ca2+所取代；土壤萃取的过程中，EDTA与阻滞金属离子Cd,形成带负电荷的金属络合物，能够与氯型阴离子交换树脂官能团上活性基团Cl-发生交换反应，最终镉离子主要以阴离子的形式被固定在树脂相上；实际上，离子交换过程是一个可逆的过程，因此，在阴离子再生过程中，再生剂溶液中的阴离子(Cl-，SO42-)浓度占绝对优势的情况下，会与树脂相上阴离子发生交换反应，从而使树脂得到再生，因此金属盐溶液对EDTA金属络合物回收率高，并且对树脂的再生效果好，为今后在大型试验中进行提供便利，减少一定的处理时间与成本。本专利技术的实施例中采用了三种多价金属盐溶液作为再生剂，对氯型阴离子交换树脂中EDTA镉金属络合物的回收效果表现为：Fe2(SO4)3＞MgSO4＞CaCl2，其中三种再生剂所需体积依次为：60mL，80mL，100mL。对于Fe2(SO4)3溶液，EDTA镉金属络合溶液的浓缩比例达到1:10。选取Fe2(SO4)3进行后续连续5次的吸附再生实验，其氯型阴离子交换树脂对EDTA镉金属络合物的吸附吸附效率可以保持在76.64％～93.43％，Fe2(SO4)3溶液对氯型阴离子交换树脂中EDTA镉金属络合物的回收效率可以保持在75.65％～84.19％，另外由于Fe2(SO4)3溶液成酸性，其再生液中pH为4.2，有利于后续回收处理。通过加碱(质量浓度为5％的氧化钙溶液)处理，对再生液中镉离子去除率达到93.87％。因此金属盐溶液对回收氯型阴离子交换树脂中的EDTA金属络合物是可行的。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于下述实施列。实例一:试验所用的土壤取自湖南株洲县黄古村下游农田，与Ca-EDTA溶液混合搅拌后得EDTA镉金属络合物溶液，其基本理化性质如表1：表1废液中理化性质和镉金属含量具体作法为：(1)动态上柱吸附：精密称取2.0g氯型阴离子交换树脂装入径高比为2.5-15的玻璃层析柱中，使得树脂层高为30m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用金属盐溶液回收EDTA镉金属络合物及再生氯型阴离子交换树脂的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)选取径高比为2.5‑15的玻璃层析柱，精密称取定量氯型阴离子交换树脂，随后装入玻璃层析柱中；(2)利用恒流泵将EDTA镉金属络合物溶液作为吸附液抽入玻璃层析柱中，并使EDTA镉金属络合物溶液从玻璃层析柱顶部向下通过玻璃层析柱,实现动态上柱，当氯型阴离子交换树脂与EDTA镉金属络合物溶液的质量体积比达到1:325后停止进样；(3)选取金属活性强于镉的金属盐溶液作为再生剂，利用恒流泵按照0.5‑2L/min的流速将金属盐溶液分别抽入经步骤(2)得到的负载EDTA镉金属络合物的氯型阴离子交换树脂，并使金属盐溶液从玻璃层析柱顶部向下通过玻璃层析柱，直至单位体积再生液EDTA镉金属络合物含量低于0.021mg/L；(4)收集步骤(3)中含有EDTA镉金属络合物的再生液，向收集的再生液中加入质量浓度为5％的氧化钙溶液，调节pH至9～10，搅拌反应2小时，离心，过滤，回收重金属沉淀与EDTA‑Ca溶液。

【技术特征摘要】
1.一种利用金属盐溶液回收EDTA镉金属络合物及再生氯型阴离子交换树脂的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)选取径高比为2.5-15的玻璃层析柱，精密称取定量氯型阴离子交换树脂，随后装入玻璃层析柱中；(2)利用恒流泵将EDTA镉金属络合物溶液作为吸附液抽入玻璃层析柱中，并使EDTA镉金属络合物溶液从玻璃层析柱顶部向下通过玻璃层析柱,实现动态上柱，当氯型阴离子交换树脂与EDTA镉金属络合物溶液的质量体积比达到1:325后停止进样；(3)选取金属活性强于镉的金属盐溶液作为再生剂，利用恒流泵按照0.5-2L/min的流速将金属盐溶液分别抽入经步骤(2)得到的负载EDTA镉金属络合物的氯型阴离子交换树脂，并使金属盐溶液从玻璃层析柱顶部向下通过玻璃层析柱，直至单位体积再生液EDTA镉金属络合物含量低于0.021mg/L；(4)收集步骤(3)中含有EDTA镉金属络合物的再生液，向收集的再生液中加入质量浓度为5％的氧化钙溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾清如，严律己，胡疆，周细红，
申请(专利权)人：湖南农业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43