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超纯水废水除硼工艺详解

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1、硼的毒性

硼是人类必须的微量元素,我们每天都会从食物和饮用水中吸取硼,缺硼会引起生长发育缓慢,骨质疏松,过量摄取则会造成肝、肾、脑、肺、消化器官、皮肤、眼睛和中枢神经系统的损害。同时,过量的硼也会致使植物生长中毒,导致叶片枯黄,脱落。

对于电子半导体,晶圆等高精行业,硼超标则会导致产品质量不达标,一般来说,这些行业对硼含量的要求都是极高的。

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2、除硼工艺

(1)化学沉淀法

化学沉淀法适用于处理高浓度含硼废水,通过向废水中投加某些无机酸或碱,将硼转化为难溶的硼酸或硼酸盐而达到分离提取硼的目的。特点是需要消耗大量的沉淀剂,要调节ph值至碱性,由于沉淀不完全或沉淀吸附作用使得分离不完全,为了提高硼的去除率,通常将该方法会作为前期预处理与其它除硼方法联合使用。

(2)吸附法

硼易于被高岭土、蒙脱石、针铁矿及煤灰、纤维素衍生物、活性炭等吸附剂吸附,缺点是再生比较耗时,长期使用会使吸附容量降低而影响吸附的最终效果。

(3)树脂法

离子交换树脂都是用有机合成方法制成,通过在具有三维空间立体网络结构的骨架上导入不同类型的功能活性基团而制成。CH-99树脂具有与硼能够生成络合物的功能基团多羟基胺(Polyhydroxyamine),骨架为一种苯乙烯和二乙烯苯交联的树脂,多羟基能够与硼络合,达到选择性吸附硼的目的。CH-99树脂具有吸附速度高和吸附能力强等特点,可降低整体使用成本、综合经济效益尤为显著,尤其适合作低浓度环境下硼元素的高速吸附材料。

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CH-99树脂除硼原理

离子交换法的机理是利用离子交换树脂上的功能基团与目标离子发生交换反应,从而达到分离浓缩的目的。CH-99离子交换树脂这种化学结构在官能团中具有多基部分与硼之间生成络合阴离子,其胺基部分作为阴离子交换基捕捉生成的络合阴离子,从而选择吸附硼离子。CH-99树脂不受大量共存盐类的影响,其反应对pH值很敏感,络合离子只有在中性或碱性溶液里才能生成在酸性溶液里络合离子分解。

树脂除硼效果主要影响因素

离子交换树脂的除硼效果主要受水中其他离子、树脂粒径等因素的影响。1、钠和氯离子的存在不会对CH-99树脂的确吸附性能产生太大的影响,Na2S04和CaCI2的存在会影响树脂的确吸附性能。2、粒径的减小可提供更大的吸附表面积,减少树脂的用量。由于颗粒越小,硼酸的扩散速度越快,因此颗粒越小除硼率越高。

(4)膜分离法

膜分离法以选择性半透膜为分离介质,通过在膜两侧施加推动力(如浓度差、压力差、电位差等使原料组分选择性地通过半透膜,从而达到分离的目的,其包括反渗透、正渗透、纳滤和电渗析法等。

2.4.1反渗透法

反渗透是在浓度高的一侧施加外力,使高浓度区在外力的作用下通过选择性半透膜渗透到低浓度区,从而达到溶液的分离。吴水波等[介绍了国内外反渗透除硼工艺的原理和应用现状,总结了SWRO(常规海水反渗透)、SWRO+BWRO(苦威水反渗透)、SWRO+BWRO-BSR(硼选择性树脂)、SWRO+EDR(电渗析)法除硼的特点和适用范围。反渗透膜法除硼时会受到溶液pH、外加压力、膜种类等的影响。DPrats等[22]究了pH和压力对常规反渗透膜处理苦咸水时硼去除率的影响,结果表明pH9.5时硼的去除率为50%左右:当pH=10.5时,确的去除率几近%,且除硼率随压力的增大而升高。

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2.4.2正渗透法

正渗透是溶液自动地从低浓度区通过选择性半透膜渗透到高浓度区,其具有无需外力的添加、能耗低、对环境污染小水回收率高等优点,近年来备受

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