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冶金行业废水含盐量高，硬度高，且无机盐品种较多。目前，针对此类工业废水处理主要有纳滤分盐、软化、反渗透或电渗析浓缩等，但水质硬度较高时，易在纳滤膜外表结垢，影响膜别离效果，因而，含盐废水需求预先软化。离子交流树脂软化以操作烦琐、硬度去除率高、不产生污泥和易再生等优点被普遍关注。废水的盐度和硬度对001×7Na型阳离子交流树脂软化效果有影响，盐度为22~30g/L时，影响最大。但实践应用中，影响离子交流树脂软化废水的要素较多。
实验研讨离子交流树脂品种、废水含盐量和无机盐品种等要素对含盐废水软化效果的影响，以期为含盐废水树脂软化系统的设计提供参考根据。
一、实验过程
1.1 实验资料及仪器
仪器：iCAP6300电感耦合等
离子体光谱仪。试剂：氯化钙、碳酸氢钙、氯化镁、氯化钠、硫酸钠、盐酸、氢氧化钠，均为剖析纯。
离子交流树脂：实验共采用6种离子交流树脂，具体性能参数见表1。
离子交流树脂预处置办法如下：
1)取一定量离子交流树脂于锥形瓶中，用蒸馏水冲洗2~4次，至出水廓清、无杂质，
2)用5%盐酸浸泡树脂2h，盐酸用量为树脂体积的2~4倍，然后用蒸馏水冲洗树脂至出水中性，将树脂转为H型，
3)用5%氢氧化钠溶液浸泡树脂2h，氢氧化钠用量为树脂体积的2~4倍，然后用蒸馏水冲洗树脂至出水中性，将树脂转为Na型，
4)关于争光001×7树脂，用8%氯化钠溶液浸泡树脂4h，然后用蒸馏水冲洗洁净，将树脂转为Na型。
1.2 原水水质
模仿液配制：
1)氯化钠体系模仿液：取一定量去离子水，投加碳酸氢钙、氯化钙、氯化镁，控制模仿液硬度和碱度，投加氯化钠、盐酸或氢氧化钠，控制模仿液含盐量及pH，模仿液1、2、3、4中盐质量浓度分别为3、5、10、15g/L，水质参数见表2。
2)硫酸钠体系模仿液5：制备办法与氯化钠体系模仿液相同，投加硫酸钠替代氯化钠控制模仿液含盐量，水质参数见表2。
1.3 实验设施
取一定量离子交流树脂置于离子交流柱中，原水经过爬动泵以100mL/h的流速连续注入离子交流柱，经树脂层软化后流入产水箱。
1.4 实验办法
1)争光001×7(Na型)、争光D113(H型)和争光D113(Na型)离子交流树脂各取10mL，分别置于离子交流柱中，用爬动泵将模仿液1分别注入离子交流柱，调查树脂软化效果，肯定较优树脂类型。
2)分别取10mL实验1)肯定的较优树脂，置于4根离子交流柱中，用爬动泵将模仿液1、2、3、4分别注入离子交流柱，调查模仿液含盐量对树脂软化性能的影响。
3)各取10mL朗盛CNP80WS、陶氏IRC83、杜笙CHG93、杜笙CXO-12离子交流树脂，分别置于离子交流柱中，用爬动泵将模仿液4分别注入其中，比照树脂对含盐废水的软化性能，肯定较优树脂，
4)各取10mL实验1)和实验3)肯定的较优树脂，分别置于离子交流柱中，经过爬动泵使模仿液4分别通入离子交流柱，至树脂穿透，调查树脂对含盐废水的软化特性。
5)取10mL陶氏IRC83离子交流树脂，置于离子交流柱中，经过爬动泵将硫酸钠体系模仿液注入离子交流柱，以调查不同无机盐体系废水对树脂软化效果的影响。
1.5 剖析办法
采用电感耦合等离子体光谱仪分别测定水中钙、镁离子质量浓度，由公式(1)计算树脂软化出水总硬度(以CaCO3计)，由公式(2)计算处置水量。
式中：ρ1—镁离子质量浓度，mg/L，ρ2—钙离子质量浓度，mg/L。
式中：q—离子交流树脂体积交流容量，mmol/L，V—离子交流树脂用量，L，c—离子交流树脂进水总硬度，mmol/L。
二、实验结果与讨论
2.1 树脂类型对模仿废水软化的影响
离子交流树脂经预处置及转型后，分别为001×7(Na型)、D113(H型)和D113(Na型)。在相同流速及树脂用量下，模仿液1的软化实验结果如图2所示。
由图2看出：随处置水量增加，3种树脂软化出水总硬度都逐步升高，其中，001×7(Na型)树脂的初始软化出水时总硬度较低，处置量为2.4L时逐步高于D113(H型)树脂，树脂类型决议了软化性能，弱酸树脂官能团为羧酸基等H型时，受弱酸基团限制，H+无法与永世硬度中Ca2+、Mg2+离子交流，只能用于去除暂时硬度，因而，初始时弱酸型D113(H型)树脂软化出水总硬度高于其他树脂。同时，树脂的交流容量越大，可吸附交流的Ca2+、Mg2+越多，软化出水总硬度越低。由于001×7树脂交流容量小于D113树脂的交流容量，因而，随处置水量增大，001×7树脂逐步吸附饱和，软化出水总硬度较快升高。
由图2还可看出：随处置水量增大，D113(H型)和D113(Na型)树脂软化出水总硬度升高迟缓，且D113(Na型)树脂软化出水总硬度一直坚持在较低程度。当弱酸树脂转为Na型后，以Na+交流水中的Ca2+、Mg2+，软化过程中不再受羧酸基团限制，可去除水中全部硬度，且D113树脂全部交流容量较大，因而，D113(Na型)树脂软化出水总硬度为3种树脂中最低，处置水量为3.6L时软化出水总硬度为25.37mg/L。
综上所述，离子交流树脂对模仿废水的软化效果主要取决于树脂本身的交流容量，交流容量越大，运转周期越长，且出水总硬度越低，其次，弱酸树脂转为Na型后，可用于去除水中全部硬度。如不思索以弱酸H型树脂去除水中碱度，则软化过程中弱酸Na型树脂软化效果最好。
2.2 模仿废水含盐量对树脂软化废水的影响
在相同流速及树脂用量下，用001×7(Na型)和D113(Na型)树脂分别对4种不同含盐量模仿液1、2、3、4实行软化，调查模仿液含盐量对树脂软化效果的影响。实验结果如图3所示。
由图3看出：随模仿液含盐量提升，2种树脂的软化出水总硬度均升高，且含盐量越高软化出水总硬度升高越快，其中：001×7(Na型)、D113(Na型)树脂对模仿液3、4的软化出水总硬度升高更快，关于模仿液4，两种树脂软化出水总硬度分别为75.41、7.45mg/L。
001×7(Na型)和D113(Na型)树脂分别为强酸树脂和弱酸树脂，对离子选择性不同：强酸树脂对Na+的选择性强于弱酸树脂，因而，随含盐量升高，弱酸树脂的耐受性更强，随Na+浓度提升，强酸树脂上已吸附的Ca2+、Mg2+会发作解吸，Na+浓度越高，解吸越严重，另外，D113树脂为大孔树脂，其比外表积比001×7树脂的大，对溶液中Ca2+、Mg2+的吸附率更高。因而，001×7(Na型)树脂对模仿液3(盐质量浓度10g/L)的软化出水总硬度升高明显，而耐盐性较强的D113(Na型)树脂对模仿液4(盐质量浓度15g/L)的软化出水总硬度有明显升高，但总硬度一直较低。
用陶氏IRC83、朗盛CNP80WS、杜笙CXO-12、杜笙CHG93等4种进口离子交流树脂对含盐量较高的模仿液4(盐质量浓度15g/L)实行软化，并与国产争光D113(Na型)树脂软化结果实行比照，实验结果如图4所示
由图4看出：关于400mL废水，进口离子交流树脂的软化排序为陶氏IRC83>D113(Na型)>朗盛CNP80WS>杜笙CXO-12>杜笙CHG93，陶氏IRC83的软化出水硬度为2.35mg/L。杜笙CHG93树脂为螯合树脂，全部交流容量较低，且对钙、镁离子选择性较弱，因而软化出水总硬度较高.
2.3 处置水量对树脂软化废水的影响
IRC83和D113(Na型)树脂在相同流速下对模仿液4(盐质量浓度15g/L)实行软化，实验结果如图5所示。
由图5看出：2种树脂的软化出水总硬度相差不大，IRC83树脂软化效果相对较好，穿透时处置水量根本相同。
大孔离子交流树脂由于存在内部孔道构造，比外表积大，与水中Ca2+、Mg2+接触概率增大，因此软化效果较好。陶氏IRC83树脂的全部交流容量高于争光D113(Na型)树脂的交流容量，但相差不大，这是生产工艺造成树脂内部孔道存在差别性形成的。
由图5看出，2种树脂的穿透点均为4.6L，阐明树脂内部孔道的差别性并不能决议树脂的工作交流容量。以全部交流容量较大的陶氏IRC83树脂为准，由公式(2)计算得穿透点约为9.3L，而实践穿透点为4.6L，可见，盐质量浓度为15g/L时，树脂实践处置水量降低明显，约为全部处置水量的49.5%。
2.4 无机盐品种对树脂软化废水的影响
在相同流速下，用陶氏IRC83树脂分别对氯化钠体系模仿液4、硫酸钠体系模仿液5实行软化处置，无机盐品种对树脂软化废水的影响实验结果如图6所示。
由图6看出：模仿液5的出水总硬度明显高于模仿液4的出水总硬度，且穿透点提早，模仿液5的穿透点为3L，模仿液4的穿透点为4.6L。
硫酸钙的溶度积较小、解离常数较低。在硫酸钠体系中，钙离子与硫酸根离子的吸附分离力远大于与氯离子的分离力，同时硫酸根的同离子效应会抑止硫酸钙的解离，随硫酸钠浓度增大，同离子效应的抑止作用加强，相关于树脂竞争吸附现象加强，因而障碍了树脂对Ca2+的吸附，造成模仿液5的出水总硬度较高，且树脂穿透点提早，硫酸钠模仿液的树脂软化实践处置水量约为氯化钠模仿液的65%。
三、结论
用离子交流树脂吸附软化模仿废水是可行的，软化后出水水质可到达排放规范。针对碱度较大的废水，001×7(Na型)或D113(Na型)树脂软化效果较好，针对含盐量较高的废水，大孔型D113(Na型)树脂的软化效果较好，对模仿废液4，2种树脂001×7(Na型)和D113(Na型)的软化出水总硬度可分别达75.41、7.45mg/L，树脂的耐盐性为陶氏IRC83>争光D113(Na型)>朗盛CNP80WS>杜笙CXO-12>杜笙CHG93>争光001×7(Na型)，废水中的盐类对陶氏IRC83树脂软化效果有障碍作用，使树脂穿透点提早，硫酸钠体系因存在同离子效应，呈现竞争吸附现象，软化效果相对较差，而氯化钠体系的软化效果相对较好。在设计离子交流树脂软化系统时，应留意无机盐品种及浓度对废水软化效果的影响，硫酸钠体系的树脂软化实践处置水量约为氯化钠体系的65%。
