二氧化氯以高效、快速的消毒效果，可減少有機(jī)消毒副產(chǎn)物的優(yōu)勢(shì)在消毒領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，但在復(fù)合法制備二氧化氯的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生含有高濃度有害污染物氯酸鹽的殘液，鑒于二氧化氯發(fā)生器殘液尚無(wú)妥善的處理方法，殘液中的氯酸根會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。氯酸根屬于含氧陰離子，且氧化性較強(qiáng)，理論上可以通過(guò)離子交換或氧化還原等途徑進(jìn)行處理。離子交換膜和離子交換樹脂可有效分離富集含氧陰離子，鐵粉可快速去除氧化性污染物。用離子交換膜、離子交換樹脂和鐵粉還原法對(duì)復(fù)合法制備 二氧化氯過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度氯酸鹽殘液進(jìn)行處理，對(duì)3種方法進(jìn)行綜合比較。

1.離子交換膜的再生利用

當(dāng)進(jìn)水池中氯酸根質(zhì)量濃度不再下降時(shí)將膜取出，用1m ol/L氯化鈉溶液浸泡24h，再用去離子水浸泡24h對(duì)離子交換膜進(jìn)行再生，重復(fù)交換過(guò)程。

離子交換膜再生后， 可連續(xù)運(yùn)行24h 保持氯酸根的去除率達(dá) 50%，最終富集質(zhì)量濃度僅為3.25g/L， 膜內(nèi)累積量呈逐漸升高的趨勢(shì)， 最終為1.03g， 離子交換膜再生后處理效果難以恢復(fù)。為探究其原因，對(duì)原離子交換膜和飽和后的膜進(jìn)行掃描電鏡(SEM)分析，由分析結(jié)果可知， 離子交換膜反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行312 h后， 離子交換膜高分子骨架網(wǎng)出現(xiàn)明顯的裂痕，這是造成其無(wú)法再生利用的主要原因。

2.離子交換樹脂法

進(jìn)水氯酸鈉質(zhì)量濃度為2.0 g/L, 進(jìn)水流量為43.3 mL/ min, 空床停留時(shí)間為19.6 min 時(shí),柱子達(dá)到穿透后通入1mol/L 的NaOH解吸溶液,空床停留時(shí)間為30min, 每隔30min 取樣。后分析解吸溶液中氯酸根的質(zhì)量濃度。再加入2.0g/L的氯化鈉溶液，重復(fù)試驗(yàn)步驟，分析其對(duì)氯酸根處理效果的影響。

樹脂吸附飽和后，通入高濃度氫氧化鈉溶液來(lái)交換固定基團(tuán)上的氯酸根，由于強(qiáng)堿性交換樹脂基團(tuán)較易同 OH?結(jié)合能夠與氯酸根交換，從而得出富集氯酸根的濃度。由以上分析結(jié)果可知， 解吸120 min時(shí)洗脫液中氯酸根質(zhì)量濃度達(dá)到最大， 為23.5l g/L， 為進(jìn)水質(zhì)量濃度的11.8倍，達(dá)到了富集效果；120min之后氯酸根質(zhì)量濃度基本逐漸下降；到800min 后，洗脫液中氯酸根質(zhì)量濃度遠(yuǎn)低于進(jìn)水溶液中的質(zhì)量濃度。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)共存C?時(shí)，去除率降低 5%，因?yàn)殡x子交換樹脂上可交換基團(tuán)是固定的，共存的陰離子會(huì)與目標(biāo)離子氯酸根競(jìng)爭(zhēng)交換位點(diǎn)，從而降低氯酸根的交換效率。將富集后溶液與復(fù)合 二氧化氯發(fā)生器氯酸鈉進(jìn)料的理化性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比。

富集液由于由堿液洗脫得到，呈堿性。由富集液與氯酸鈉進(jìn)料的理化性質(zhì)對(duì)比可知，富集液可作為原液來(lái)配置二氧化氯發(fā)生器氯酸鈉進(jìn)料，但實(shí)際應(yīng)用前需對(duì)其進(jìn)行 pH調(diào)節(jié)使其范圍在6.7~7.0，實(shí)現(xiàn)了殘液的資源化利用。

3鐵粉還原法

將鈍化后的鐵粉用0.3mol/L的鹽酸溶液清洗3次，以實(shí)現(xiàn)鐵粉的活化，然后用去離子水將其清洗至中性為止，每次充分混合后用磁鐵對(duì)其進(jìn)行分離。鐵粉活化后繼續(xù)重復(fù)還原反應(yīng)試驗(yàn)步驟，直到處理后氯酸鹽去除率低于50%為止。

當(dāng)對(duì)鈍化鐵粉進(jìn)行酸洗后，保持去除率為50%的使用次數(shù)提高5次。相對(duì)未酸洗鐵粉，還原反應(yīng)速率略增加，隨酸洗次數(shù)增加，氯酸鹽去除率呈下降趨勢(shì)。一方面，試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)法避免未反應(yīng)鐵粉隨洗液的流失，因此還原劑量減少，導(dǎo)致氯酸根的去除率降低，反應(yīng)速率減慢； 另一方面，隨著還原反應(yīng)的進(jìn)行，鐵粉消耗完溶液中的氫離子后表面又繼續(xù)發(fā)生鈍化現(xiàn)象，因此需要通過(guò)增加酸洗次數(shù)或加酸的方式來(lái)促進(jìn)鐵粉的活化。

結(jié)論

       離子交換膜處理后氯酸鹽富集質(zhì)量濃度為13.06 g/L，為進(jìn)水質(zhì)量濃度的6.5倍，去除率大于50%，離子交換膜不可重復(fù)使用； 離子交換樹脂處理后富集質(zhì)量濃度為23.51g/L，為進(jìn)水質(zhì)量濃度的11.8倍，去除率為95%，離子交換樹脂可重復(fù)使用； 鐵粉對(duì)氯酸根去除率為 99%，可連續(xù)使用 15 次。綜合比較處理效果、控制條件和處理成本，選擇鐵粉還原法為最佳方法。