摘要：
離子交換纖維是一種新型離子交換材料，它和離子交換樹脂一樣，含有固定離子，并有與固定離子符號相反的活動離子，在水中，活動離子可和相同符號的離子進行交換，和離子交換樹脂相比，它的特點是比表面積較大、交換與洗脫速度快、容易再生，可以短纖維、無紡布、網、織物等多種形式應用，可去除水中微量無機離子或有機物。 阿特拉津是一種農藥（除草劑），化學名2－氯4-乙胺基 6-異丙胺基1，2，3三嗪，又名莠去津（Atrazine），應用廣泛，但毒性較大。本文對采用離子交換纖維處理這種廢水進行了研究。
離子交換纖維是一種新型離子交換材料，它和離子交換樹脂一樣，含有固定離子，并有與固定離子符號相反的活動離子，在水中，活動離子可和相同符號的離子進行交換，和離子交換樹脂相比，它的特點是比表面積較大、交換與洗脫速度快、容易再生，可以短纖維、無紡布、網、織物等多種形式應用，可去除水中微量無機離子或有機物。 阿特拉津是一種農藥（除草劑），化學名2－氯4-乙胺基6-異丙胺基1，2，3三嗪，又名莠去津（Atrazine），應用廣泛，但毒性較大。本文對采用離子交換纖維處理這種廢水進行了研究。
1 試驗部分
1．1 試驗用水
阿特拉津飽和水溶液為實驗室配制，農藥廠廢水為工廠提供。農藥廠廢水含阿特拉津、乙胺、異丙胺、苯胺及氫氧化鈉。氯化鈉等，種類多含量低，尤其是吸附后含量更低，用一般方法很難分別測定，故采用化學耗氧量（CODcr）來代表總有機物的污染程度。經測定，阿特拉津飽和水溶液的CODcr的質量濃度為160mg／L，農藥廠廢水CODcr的質量濃度為728mg／L。
1．2 纖維及其預處理
強酸陽離子交換纖維（含-SO3H）、弱酸陽離子交換纖維（含-COOH）為本實驗室制備。 取強酸陽離子交換纖維，用濃度為1mol／L氫氧化鈉溶液浸泡纖維12h洗至中性即得到強酸（鈉型）。
取弱酸陽離子交換纖維，用濃度為1mol／L的氫氧化鈉溶液浸泡纖維12h洗至中性即得到弱酸（鈉型）。用濃度為1mol／L的鹽酸浸泡纖維12h洗至中性即得到弱酸（氫型）。
1.3 靜態離子交換法
準確稱取強酸（鈉型）、弱酸（鈉型）、弱酸（氫型）各1g，各2份分別放人燒杯中，加入阿特拉津飽和水溶液100mL，靜置3h，測定溶液的化學耗氧量（CODcr)。
1.4 動態離子交換法
準確稱取強酸（鈉型）、弱酸（鈉型）、弱酸（氫型）各4g，先浸濕，再裝入吸附柱中，加入清水，使水的液面稍高于纖維層，取100mL阿特拉津飽和水溶液移人滴液漏斗中，控制滴加的速度和流過纖維的速度基本相同，液面位置基本不變，流下的水棄之，流下的尾液再循環流過纖維，測尾液的化學耗氧量（CODcr）。
2 結果和討論
2．1 靜態法試驗結果
阿特拉津飽和水溶液的ρ（CODcr）測定值為160mg／L。靜態試驗對飽和阿特拉津水溶液CODcr的去除效果如表1所示。
表1 結果表明3種纖維都能吸附農藥阿特拉
纖維類型 尾液ρ（CODcr）/（mg.L-1) CODcr去除率/%
強酸（鈉型） 36.7 77.06
弱酸（鈉型） 51.0 68.12
弱酸（氫型） 62.8 60.75
表1結果表明3種纖維都能吸附農藥阿特拉津，使CODcr值降低60％以上，其凈化效果大小次序：強酸（鈉型）＞弱酸（鈉型）＞弱酸（氫型）。靜態法的結果可說明用此種纖維凈化農藥阿特拉津是可行的。
2．2 動態法試驗結果
由于農藥廠廢水中含有大量鈉離子，弱酸（氫型）在實際應用中也會是鈉型，故動態法只用強酸（鈉型）和弱酸（鈉型）纖維；阿特拉津飽和水溶液的試驗仍采用3種纖維，試驗結果如表2、表3所示。
表2 阿特拉津飽和水溶液動態法試驗結果
纖維類型 停留時間/min 尾液ρ（CODcr)/(mg.L-1) CODcr去除率/%
強酸（鈉型） 20 41.6 74.0
弱酸（鈉型） 23 85.3 46.69
弱酸（氫型） 22 69.0 56.88
注：阿特拉津飽和水溶液CODcr的質量濃度（測定）為160mg/L。
表3 濃藥廠廢水動態試驗結果
纖維類型 停留時間/min 尾液ρ（CODcr)/(mg.L-1) CODcr去除率/%
強酸（鈉型） 30 202 72.20
弱酸（鈉型） 35 414 43.05
注：農藥廠廢水CODcr的質量濃度（測定）為728mg/L。
表2結果表明，強酸纖維優于弱酸纖維，這可能是前者在水中離解度較大之故。
表3結果表明，對農藥廠廢水的處理同樣是強酸纖維優于弱酸纖維，經強酸纖維處理的廢水，CODcr值可降低70％以上。廢水中阿特拉津及有機胺是弱堿，可以和鈉離子進行交換，除此之外，有機堿的憎水鏈還可和纖維骨架的憎水部分通過范德華力吸附，因此比無機離子有更好的離子交換選擇性。
2．3 強酸陽離子交換纖維處理農藥廠廢水
表3結果表明，在實驗條件下100mL農藥廠廢水流過4g纖維，其CODcr值可降低70％以上，尚不能達排放標準，可進行2級處理，即再通過另一吸附柱，提高CODcr的去除率。2級處理的試驗結果如表4所示。
表4 2級吸附交換試驗結果
分析項目 1級交換 2級交換
纖維重/g 8 6
進水ρ（CODcr）/（mg.L-1) 728 116
停留時間/min 30 28
出水ρ（CODcr)/(mg/L-1) 116 6.96
CODcr去除率/% 84.03 94
表4結果表明，經過2級吸附交換，CODcr值已達6.96，說明采用適當的條件，經2級處理可使廢水尾液CODcr值達排放標準。
為了考察纖維吸附情況，吸附柱中裝填8g強酸（鈉型）纖維，5次通過農藥廢水，每次100mL，待廢水完全通過時，測定廢水CODcr值，結果如表5所示。
表5 吸附次數對CODcr去除率的影響
流過100mL廢水時間/min ρ（CODcr）/（mg.L-1) CODcr去除率/%
30 116 84
28 139 81
30 124 83
29 403 44
26 442 39
表5結果表明多次吸附、交換，尾液的CODcr值逐漸升高，到第5次時CODcr的去除率仍可達39％，說明纖維仍未飽和。在本試驗條件下，如采用吸附柱，可用逆流串聯方式，使廢水從纖維接近飽和柱流入，最后從新纖維柱流出，控制一定條件就可使尾液達標。
2．4 強酸陽離子交換纖維的再生
NaOH或NaCl水溶液均可使纖維的性能完全恢復，但考慮到價格和再生劑的來源，本試驗采用濃度為1mol／L的NaCl溶液再生。將前述吸附過阿特拉津飽和液和農藥廢水的強酸離子交換纖維用濃度為1mol／L的氯化鈉再生后，再用其處理廢水，結果列于表6。
表6 再生纖維與新纖維處理效果比較
纖維類型 新強酸纖維（鈉型） 再生過的強酸纖維（鈉型）
停留時間/min 30 29
尾液ρ（CODcr）/（mg.L-1) 116 101
CODcr去除率/% 84.06 86.13
表6結果表明，用氯化鈉再生的纖維性能可復原，廢水CODcr值仍能降低80％以上。
從表3--表6結果看，強酸纖維（鈉型）動態下能凈化含阿特拉津等有機物廢水。
3 結論
強酸性陽離子交換纖維。弱酸性陽離子交換纖維可處理含阿特拉津等有機物的廢水，強酸性纖維優于弱酸性纖維。
強酸性纖維吸附有機物后，可用濃度為1mol／L氫氧化鈉或氯化鈉溶液再生，性能可恢復，建議采用濃度為1mol／L的NaCl溶液再生。
