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饮用水中的砷、硝酸盐含量超标,为什么要采用离子交换工艺解决?

             来源:科海思科技有限公司 阅读:1241 更新时间:2022-12-06 10:25

砷是自然界饮用水中常见的污染源,来自于含砷的岩石、土壤等,然后慢慢扩散到水中。

砷常常以有机砷和无机砷两种形式存在,然而无机砷在水中更普遍,并且毒性也更强。

硝酸盐对人的危害

硝酸盐和亚硝酸盐是氮的氧化化学存在单元,它同各种无机化合物结合。饮用水中硝酸盐含量过高可引起人工喂养婴儿的变性血红蛋白血症,对较年长人群无此问题,但有人认为某些癌症(膀胱癌、卵巢癌、非霍奇金淋巴癌等)可能与极高浓度的硝酸盐含量有关。所以,需对饮用水中的硝酸盐浓度加以限定。

基于国内的调查资料,并参考国外的研究报道,《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006将饮用水中的硝酸盐氮含量不得超过10mg/L,砷的含量小于0.01mg/l。

在特殊情况下(在某些地区,地下水中硝酸盐含量高),允许限定值为20mg/L。因而在特殊情况下,20mg/L也是允许的。小型集中式供水和分散式供水硝酸盐(以N计)指标限定值为20mg/L。在实际管理中,应重点关注婴幼儿的反应。

离子交换树脂去除水中硫酸盐、硝酸盐、砷和碱度

目前有离子交换树脂可以从工业用水或者民用饮用水中选择性去除某些离子,并且这些选择性离子交换树脂的性能非常优秀,对于选择性去除的离子拥有更大的交换容量和更小的泄漏值。

但是也可以使用任何一种氯型的I型或者II型强碱型阴离子交换树脂,他们可以用来去除水中的硫酸盐、硝酸盐、砷和碱度。

对于饮用水中存在的一些常规离子,这些强碱型阴离子交换树脂对他们的亲和性的一般顺序如下:

硫酸盐 > 砷 > 硝酸盐 > 氯 > 碳酸氢盐 > 氟

当一般阴离子树脂以氯型工作时,氯离子最终替换掉所有的阴离子。通过整个流程后,出水的硫酸盐接近于零。

按照一般的饮用水浓度,因为硫酸根比其他阴离子对树脂有更强的亲和性,因此硫酸根占据树脂床的顶层部分,并且砷和硝酸根对树脂有第二和第三的亲和性,因此他们占据接下来的部分。

当一般强碱阴树脂交换容量耗尽时,硫酸根将取代砷,使得砷的浓度大幅上升,以至于超出原水中砷的含量,因此理解这个操作问题是至关重要的。如果设备超负荷运行,终端用户的饮用水中砷的含量就会超标。

Tulsimer®A-62MP“硝酸盐的选择性”是指树脂保留比其他任何离子包括硫酸盐离子更强的亲和力。各种功能组合后放入对硝酸盐有选择性的阴离子交换树脂。

多数这些树脂类似于1型树脂,但是他们在胺的氮原子上有比构成1型树脂的甲基有更大的化学基团。胺基团的较大尺寸使对二价离子的吸附变得更加困难,例如树脂对硫酸盐的吸附。

即使是饮用水浓度,这种重新排序的亲和关系也使硝酸盐比硫酸盐具有更高的亲和力,饮用水中硝酸盐选择性树脂的亲和关系:

硝酸盐 > 硫酸盐 > 氯化物 >碳酸氢盐

Tulsimer离子交换树脂处理水中砷、硝酸盐的性能研究

在实验室完成的研究检测了选择性主要去除砷,硝酸盐的树脂性能,证明是一种非常经济的处理方案。

通过使用Tulsimer离子交换树脂通过使用硝酸盐选择型树脂来处理含有砷、硝酸盐的水来完成对树脂性能的研究。再生剂为盐水,试验细节及结果如下所示:

I 试验细节

1. 树脂; Tulsimer A-62 MP

2. 树脂床高: 800mm

3. 再生剂: NaCL

4. 再生剂用量: 160g/L

5. 再生剂浓度:10%

6. 再生时间:45-60分钟

7. 工作流速: 10BV/H

8. 工作停止:硝酸盐泄漏超标

9. 进水分析:砷=0.07mg/L, 硝酸盐=32.3mg/L, 氯=102mg/L, 硫酸根=34mg/L,碱度=100mg/L,TDS=600mg/L

II 试验结果

1.交换容量(g/L):14.68

2.交换容量(g/L):14(对于硝酸盐)

3.硝酸盐泄漏:0.26mg/L

4.砷泄漏: 0.002mg/L

III 总结

1. 在终端硝酸盐泄漏点,砷没有增加;

2. 在工作周期中,出水的平均PH值为6.5-7.0;

3.用硝酸盐选择性树脂来去除硝酸盐、砷时,在硝酸盐的泄漏点,对于硝酸盐的去除率>90%。

Tulsimer离子交换树脂在特殊应用上的优点

使用Tulsimer离子交换树脂做任何特殊应用时,它都能保证品质,稳定性以及效率的平衡。Tulsier拥有一个广泛的产品线以及丰富的应用经验,促使了离子交换方案的各种灵活性,满足各种特殊需要,实现更优的成本效益和更高的污染物去除率,以及安全处置方案。


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