离子交换法处理含铜废水

一、实验目的 了解离子交换法的原理 掌握离子交换处理重金属废水的技术 学习废水中铜的测试方法

二、实验原理  工业中经常会产生各种含重金属（如铜）的废水， 直接排放会严重的污染环境。  常用的回收的方法包括离子交换、蒸发、沉淀、 电渗析等方法。  对于含铜低于 200 mg/L 的废水，离子交换法是可 行的。在处理之前，一般先用活性炭去除水中的 可溶性有机碳（ DOC ），防止对铜吸附的干扰。

二、实验原理 常用阳离子交换树脂处理含铜废水，首先 将 001 阳离子交换树脂转型为 H 型树脂。 树脂活化： NaCl ；盐酸；氢氧化钠 离子交换所遵循的原则和顺序 2RCOOH + Cu 2+ = ( RCOO) 2 Cu + 2H +

三、实验材料 实验仪器 1 、离子交换系统 2 、分光光度计 / 火焰原子吸收光度计 实验试剂 1 、新铜试剂 2 、盐酸羟胺 3 、阳离子交换树脂 4 、柠檬酸钠 5 、盐酸和氢氧化钠

离子交换系统示意图 进水槽出水槽 树脂柱树脂柱 活性炭柱活性炭柱 树脂柱树脂柱

离子交换系统实景图

四、实验步骤  加液泵在一定流量下将含铜废水加入离子 交换柱，不同时间在出水口收集出水  采用比色法测定出水中铜离子浓度  显色反应 盐酸羟胺 +Cu 2+ Cu + 新铜试剂 +Cu + 黄色

样品分析－ 新铜试剂比色法  准确吸取铜标准溶液 0 ， 0.2 ， 0.4 ， 0.8 ， 1.0 ， 1.6 ， 2.0mL 分别放入 7 支 10 mL 具塞比色管中，加水至 5mL  依次加入 10% 盐酸羟胺 0.5mL ，柠檬酸钠溶液 1mL ，新铜试剂 1mL ，用去离子水稀释至刻度， 摇匀后静置 5 分钟，在可见分光光度计上于 457 nm ，用 2 cm 玻璃比色皿比色。以试剂空白作参 比测定溶液吸光度，以吸光度 - 铜含量 (μg) 绘制 标准曲线

铜含量的计算  定时（ 0 ， 5 ， 10 ， 20 ， 30 ， 45 ， 60 ， 90 分钟）收集 出水，吸取 2mL 到刻度试管，其它试剂加入同标准 溶液测定  水样中铜离子含量 Y(μg/mL) 的计算  Y=A*X/V 式中： A 从标准曲线查得的铜离子含量，微克； X 稀释倍数； V 测定时取处理后水样的体积，毫升。

分光光度计 测定原理：朗伯比尔定律，在稀溶液中， 物质的吸光度与浓度成正比

 如果实验室条件允许，铜的测定也可以采用火焰原 子吸收光谱法，样品中不需要添加其他试剂  根据仪器类型，一般将仪器测定波长设为 nm ， 狭缝宽度 0.7nm ，灯电流 15mA ，将乙炔和空气调 节到合适流量，点火测定  标准曲线为 0 ， 1.0, 2.0, 4.0, 8.0 mg. L -1 Cu 。根据铜 浓度与吸收值的关系曲线，计算铜浓度或直接从仪 器上读数 样品分析－ 火焰原子吸收光谱法

火焰原子吸收光谱仪 测试原理 处于基态的原子 蒸气对从光源发射 的共振发射线存在 吸收，对共振线吸 收的多少与该原子 的数量成正比

五、实验结果 对实验结果进行绘图、并进行分析 1. 绘制铜离子含量 — 吸光度标准曲线； 2. 做出水浓度同时间变化表（或图）； 3. 计算离子交换对铜的饱和吸附量，确定 低于铜排放标准的废水处理量 。

六、思考题 1 ．考察离子交换树脂活化前后交换能力的 变化；评价离子交换树脂对不同浓度铜废水 如 100mg L -1 ， 500mg L -1 的处理效果。 2 ．在比色反应过程中，柠檬酸钠、新铜试 剂、盐酸羟胺分别起什么作用？试剂加入顺 序是随机的还是有序的 ?

3. 比色反应中参比溶液是水，还是包含柠 檬酸钠、新铜试剂、盐酸羟胺的溶液？ 4. 比色法和火焰原子吸收法在原理和分析 过程中有什么差别？ 5. 新树脂的活化过程是怎样的？污染树脂 的再生过程是怎样的？ 六、思考题