使用Lewatit FO 36 去除地下水中的砷

发布日期：2019-04-28 浏览次数：0

主要的目标和应用领域

世界上一些地区，因为地质学浸滤作用或人为的污染如：采矿操作，会使砷进入地下水中。某些地区，地下水中的砷含量高达1500μg/l。由于砷对人体有害，规定了饮用水中最大的含砷量。世界卫生组织（WHO）规定最大的含砷量不得超过10μg/l.。

下表列出了不同国家对饮用水中含砷量的规定：

国家	最大含砷量（μg/l）	颁布时间
德国	40/10	1996年前/1996年后
英国	10	1998年后
美国	50/10	1943年后/2006年后
中国	50
智利	50	2002
孟加拉国	50	2002
印度	50	2002
WHO	10	1993

最初产品Lewatit FO 36 是开发用于需要高流速高机械稳定性的仪表盘和过滤器中。这些对树脂性能的需求以及之后对树脂性能进一步的完善，使得应用在水处理中的过滤器装置尺寸达到20m3.

功能性，工艺方法

Lewatit FO 36 可以吸附砷酸盐和亚砷酸盐形式的5价和3价的砷。树脂大孔中完美的分布着纳米尺寸的氧化铁活性层。

在该活性层中，砷化合物形成一种特殊键合的表面复合物。在水处理过程中，原本就溶解与水中的铁和钙，钠，钾离子的硫酸盐，盐酸盐，碳酸盐/重碳酸盐等以及pH值保持不变。

与传统的阴离子交换树脂相比较，因为只有砷化合物被Lewatit FO 36所吸附，这种材料的全交换容量特别高。

这种吸附材料是一种大孔，棕色，单分散离子交换树脂。它是一种弱碱性阴离子交换剂。

通过研究吸附砷化合物的聚合物基选择性吸附剂，Lewatit产品系列中多了一个新成员，填补了水处理产品的在这一领域的应用。正如我们所知，在所有的Lewatit产品中，Lewatit FO 36有着高的机械稳定性，高的物质传输动力学以及最佳的水力学性能。

历史

Lewatit FO 36 由Lanxess研究机构研制成功，并且经过几代的优化其性能。该产品在2006年夏天投入生产。

设备规划的说明

根据我们已知的理论知识，可以知道Lewatit FO 36对砷化合物的吸附量依赖于溶液中砷化合物的浓度，其将与吸附剂达到一定的吸附平衡。图1描述了这一事实，这也被称为等温吸附体系。

图1：Lewatit FO 36 的等温吸附曲线。室温下从中性的含有平衡残余浓度砷化合物的水溶液中吸附砷

野外条件下，砷的含量预计在0.01~0.1mg/l之间。可以从图1中得到Lewatit FO 36对砷的吸附量在2.5-6g砷/L树脂。

当Lewatit FO 36在离子交换柱中应用于动态条件下，则达到的工作交换量将小于上面给出的静态平衡交换容量。这是由于反应动力学和其他现象造成的大家都熟知的效果，在其他体系中也同样存在这样的效果。

图2 Lewatit FO 36的穿漏曲线。时空流速：30BV/h,进水浓度：100μg(As)/l中性饮用水

图2显示了实验室中得到的Lewatit FO 36树脂柱的穿漏曲线。这个试验在顺流的方式下使用了100ml砷选择性吸附树脂。树脂柱的进水是含有100μg（As）/L的饮用水。时空流速为30BV/h.

在操作阶段，测量得到的出水处砷浓度远远低于砷的限制含量10ppb。在大约18，000床体积的进水通过树脂柱后，出水处砷的浓度达到10ppb，随后砷开始逐渐穿漏。穿漏点的工作交换量为1.8g(As)/L树脂。

这个结果是在相对较高的时空流速（30BV/h）下取得的。当时空流速为10～20BV/h下，预计工作交换量将增高30％。此外，如果使用两个串联的树脂柱，预计工作交换容量可以再增加20％，因为这时候可以在第一个树脂柱穿漏后超额运行，而第二个树脂柱作为精制柱。

通过比较图1中的平衡交换量和由图2中计算得到的工作交换容量，可以粗略的得到工作交换容量（依赖于操作条件）大约是平衡交换容量的1/3~1/2。

我们建议设计树脂柱是采用时空流速为20BV/h,最小床高为1m。在操作之前，应该尽可能的除去悬浮固体，如：使用砂滤过滤。同时应该保证进水中无过饱和的碳酸钙。否则，树脂柱可能被污垢堵塞。

如果树脂床的上层被悬浮固体粒子，可以通过使用淋洗水小心的反洗树脂床除去这些固体物质。

现在正在测试可以用于再生的物质。有两种选择：使用NaOH/NaCl混合溶液再生或者使用先过酸，接着用铁盐进行调节来进行再生。将很快给出最佳的再生条件。

也可以选择一次性使用而不再生树脂。这样可以避免处理含砷溶液，砷会以难溶的砷酸铁和亚砷酸盐的形式稳定的留在树脂上。

Lewatit FO 36的优点

－由于其优良的树脂床结构，其压降低

－由于其是高分子基吸附剂，其不容易分解

－可以反洗

－由于存在纳米级的氧化铁层，其反应活性高

－高的内比表面积

－对再生剂稳定所以可以再生

认证

现在正在对Lewatit FO 36进行认证来确认其多大程度上符合应用于食品领域的包含在现行欧盟“ResAP”决议中的德国食品和日用品法案。

Lanxess人员与欧盟合作一起制定离子交换树脂应用的法规，以及确保离子交换树脂在饮用水处理中有着经过注册的和合法的应用。

处理

在欧盟，必须根据欧盟处理废弃物的法规190807（饱和和用过的离子交换树脂）来处理废弃的离子交换树脂。因为会有砷化合物吸附在该离子交换树脂上，所以现在正在调查是否需要使用废弃物法规190307（“危险废弃物”）。

在德国，必须在危险品废弃物焚化炉中处理废弃的该离子交换树脂。不允许将未处理的离子交换树脂掩埋在危险废弃物垃圾场或者混合固体废弃物垃圾场。欧盟其他国家的处理规则正在调查中。

参考

还没有对该树脂应用的参考。

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