隨著(zhù)我國水污染形勢的加劇，國家不斷加強水污染治理力度。繼城市污水得到有效處理后，工業(yè)污水成為了水處理領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
然而，在工業(yè)污水排放的污染物中，利用傳統的污水處理方法很難處理一些高毒有機物和無(wú)機物成分。如何對它們加以回收利用成為行業(yè)近年來(lái)探索的重要方向。在近日召開(kāi)的清華環(huán)境與發(fā)展高端論壇上，中國工程院院士、南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授張全興就利用樹(shù)脂吸附技術(shù)進(jìn)行有毒污染物治理并實(shí)現產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行了介紹。
從上世紀80年代以來(lái)，世界有機工業(yè)生產(chǎn)中心從歐美轉移到中國和印度，這大大加快了我國化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，但由此也造成了嚴重的有機毒物污染，而有機毒物和重金屬的污染將成為水污染中最突出的問(wèn)題。
特別需要指出的是，化工、輕工、紡織、印染在我國的東部沿海和東部地區比較發(fā)達，而工業(yè)高毒廢水的排放直接和民眾的生命健康相關(guān)，因此我國高度重視有機毒物的污染問(wèn)題。在2011年，我國就建立了持久性有機污染物的統計報表制度。2012年頒布了全國主要行業(yè)持久性有機污染物防治“十二五”規劃，所以發(fā)展有毒污染物減排、資源化、深度凈化和安全保障新技術(shù)具有非常重要的意義。
樹(shù)脂吸附技術(shù)在處理有毒有機廢水方面效果明顯，回收利用價(jià)值高
我國的化工、輕工、紡織、印染等行業(yè)，每年要排放上百億噸的有毒有機物質(zhì)。通常通過(guò)前端治理、清潔生產(chǎn)或者末端治理減排，解決污染物實(shí)現達標排放。我們通過(guò)近20年的工作，認為樹(shù)脂吸附技術(shù)是實(shí)現工業(yè)廢水減排和資源化應用的重要手段之一。
圍繞樹(shù)脂吸附技術(shù)處理有毒有機廢水，科研人員主要開(kāi)展三方面研究。首先，通過(guò)制孔劑和樹(shù)脂骨架的調整和表面修飾合成一系列離子交換樹(shù)脂和吸附樹(shù)脂，并開(kāi)展吸附動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的研究。第二是在此基礎上進(jìn)行吸附、脫附技術(shù)和分離回收有機物工藝的研究。最后，在生產(chǎn)上加以應用。
我們將裝有吸附劑的樹(shù)脂柱通過(guò)含有毒有機物的溶液，就可以對其有效吸附。再通過(guò)有效的洗脫劑進(jìn)行洗脫，就可以將有機物加以回收和應用。
具體而言，是將廢水通過(guò)各種預處理以后得到的真溶液通入裝有樹(shù)脂的塔將有毒物質(zhì)進(jìn)行吸附分離，吸附流出液有的可以直接達標排放。有的需要再經(jīng)過(guò)生化、氧化深度處理，然后才能達標排放。留在塔里的有毒物質(zhì)，通過(guò)選擇合適的洗脫劑就可以把有機物有效的洗脫并加以回收。
對于可資源化的有毒有機廢水，主要分為5大類(lèi)，分別是氯苯及其衍生物類(lèi)、芳香酚類(lèi)、芳香胺類(lèi)、芳香羧酸類(lèi)及芳香磺酸類(lèi)和多功能基取代有機化合物。我國樹(shù)脂吸附工藝有的已經(jīng)可以實(shí)現污染物的全部分離回收，尾水也能夠加以利用，這樣可以達到清潔生產(chǎn)的目的。有的尾水通過(guò)回收有毒有機物再經(jīng)深度處理可實(shí)現達標排放。
樹(shù)脂吸附技術(shù)處理各類(lèi)廢水超過(guò)1億噸/年，回收化工原料約10萬(wàn)噸/年，直接經(jīng)濟效益達兩億元以上
對于氯苯及其衍生物，我國的年產(chǎn)量有30多萬(wàn)噸。產(chǎn)區集中在長(cháng)江下游和淮河下游流域，給水環(huán)境安全造成了巨大壓力。其生產(chǎn)過(guò)程中要排放含8%~10%HCl的水洗廢水和2000~8000 mg/L的三價(jià)鐵以及200~1000 mg/L的苯及氯化苯，浪費了大量鐵資源并轉移有機污染物。
實(shí)踐發(fā)現，在副產(chǎn)鹽酸中含有100~700mg/L的苯和氯苯，為了防止污染轉移，采用兩道樹(shù)脂吸附技術(shù)，就可以有效回收廢水中全部的苯、氯苯，并生成FeCl3溶液可用作水處理劑。同時(shí)，副產(chǎn)鹽酸可以提純作為工業(yè)鹽酸加以銷(xiāo)售，售價(jià)顯著(zhù)提高。應用離子交換和吸附技術(shù)后，僅江蘇揚農集團，每年的直接經(jīng)濟效益就高達2000多萬(wàn)元。
此外，江蘇揚農集團以對硝基酚加氫還原生產(chǎn)對氨基苯酚也能創(chuàng )造很大的環(huán)境效益和經(jīng)濟價(jià)值。每年約有15萬(wàn)噸廢水中含有1.8萬(wàn)~2萬(wàn)mg/L的COD，3000 mg/L的對氨基苯酚，還有20%的氯化鈉。如果對這些廢水進(jìn)行大量的稀釋生化，則成本太高也浪費資源。為此，利用復合功能樹(shù)脂可以幾乎定量地回收廢水里的對氨基酚。
而含鹽廢水再經(jīng)過(guò)氧化和進(jìn)入隔膜電解后，生產(chǎn)燒堿和氯氣，實(shí)現廢水的零排放。揚農集團依靠這一技術(shù)每年可實(shí)現2000萬(wàn)元的經(jīng)濟效益。揚農集團總經(jīng)理對此說(shuō)過(guò)：“環(huán)境治理成了揚農新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)，不但不需要向水里扔錢(qián)，還可以從水里撈錢(qián)”。
同時(shí)，我國對萘系廢水，即（2，3—酸）生產(chǎn)廢水的治理和資源化利用也取得了很好成效。2，3—酸生產(chǎn)廢水中含有1000 mg/L的難降解的萘系分子，采用一般方法很難處理。使用樹(shù)脂吸附技術(shù)就能有效的回收里面的2，3—酸和2—萘酚，處理以后的廢水可以直接達標排放。這一技術(shù)在全國推廣后預計每年也可產(chǎn)生兩、三千萬(wàn)元的經(jīng)濟效益。
值得一提的是，水楊酸生產(chǎn)廢水的治理與資源化也有了顯著(zhù)進(jìn)步。每生產(chǎn)1噸水楊酸約排放15噸高濃度有機廢水，COD約為1.8萬(wàn)~2萬(wàn)mg/L，其中酚濃度約4000~5500mg/L，水楊酸濃度約1000~1800mg/L。具有濃度高、酸度強、鹽度高、色度高“四高”特征，難以采用常規技術(shù)進(jìn)行達標處理。采用樹(shù)脂吸附法處理水楊酸生產(chǎn)廢水，可實(shí)現99%以上主要有機污染物的回收利用，出水經(jīng)簡(jiǎn)單中和后可達標排放。
樹(shù)脂吸附技術(shù)處理工業(yè)廢水已在長(cháng)江中下游、南水北調東線(xiàn)、太湖流域和沿海工業(yè)開(kāi)發(fā)區得到了很好的應用。處理各類(lèi)廢水超過(guò)1億噸/年，其中高濃難降解有毒有機廢水達800 萬(wàn)噸/年，從廢水中回收化工原料約10 萬(wàn)噸/年，直接經(jīng)濟效益（回收價(jià)值）達到兩億元以上。
標準趨嚴促使研發(fā)進(jìn)步，加強尾水深度處理，新型樹(shù)脂的研發(fā)和應用值得期待
在COD等常規污染物指標達標排放的尾水中，仍存在重金屬等微量毒害污染物，此外在生化尾水中也發(fā)現了多種有機物（持久性有機物、內分泌干擾素等），具有生態(tài)風(fēng)險。隨著(zhù)人民生活水平的提高，飲用水的安全也要提標，從而對水處理技術(shù)也提出了更高要求。樹(shù)脂法特別適用于水中微量有毒有機物和微量無(wú)機污染物（重金屬等）的去除與資源化，因此將會(huì )進(jìn)一步發(fā)揮其深度凈化的作用。
有團隊近期開(kāi)發(fā)磁性苯乙烯類(lèi)和磁性丙烯酸類(lèi)的系列樹(shù)脂，也開(kāi)發(fā)了磁性超高交聯(lián)吸附樹(shù)脂，有的已實(shí)現工業(yè)化生產(chǎn)。在尾水的深度處理中取得了很好的效果。
與國際知名（唯一產(chǎn)業(yè)化）磁性樹(shù)脂產(chǎn)品（MIEX）相比，NDMP樹(shù)脂交換容量大、機械強度高、成本低，再生率高。吸附性能和再生效率明顯高于澳大利亞和美國的產(chǎn)品。對印染廢水的處理效果也非常好。這一技術(shù)已經(jīng)在水專(zhuān)項中加以應用和推廣。在江蘇南通、常州、河南鄭州等地也獲得了工業(yè)利用。
在納米復合樹(shù)脂去除無(wú)機物方面：眾所周知，金屬氧化物、金屬磷酸鹽納米顆粒表面活性高、對污染物吸附選擇性強、再生容易、廉價(jià)易得，但也有應用性能上的弱點(diǎn)，那就是熱力學(xué)不穩定，易團聚；粒徑小，壓降大或分離困難；顆?；瘜W(xué)性能不穩定。
如何讓納米技術(shù)加以應用？已經(jīng)有團隊設計了制備擔載型納米復合吸附劑。這樣的納米顆粒分散性良好、性能可控、易分離、可長(cháng)期穩定使用。對污染水體中重金屬、砷、磷等微量污染物具有很好的選擇性去除能力，處理容量等關(guān)鍵指標均遠高于現有商品化環(huán)境材料，且可再生與反復使用。
這一技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了中型批量生產(chǎn)。在國內最大的川億電鍍廠(chǎng)（三峽地區）和香港的瑞聲電子廠(chǎng)（太湖地區）鎳、磷的去除上取得了很好的實(shí)際應用效果。在廣西華錫（飲用水源地）礦冶廢水深度處理上，對鉻、鉛、砷也有良好的去除效果。技術(shù)已應用于在多個(gè)水專(zhuān)項項目，在皮革廢水深度處理上也取得很好地治理效果，顯著(zhù)提高了水和鉻資源的利用率，降低了鉻泥產(chǎn)生量。
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