Electrodeionization of low-concentrated multicomponent Ni2+-containing solutions using organic–inorganic ion-exchanger

Abstract

Organic–inorganic ion-exchangers have been obtained by modification of gel-like flexible resin with zirconium hydrophosphate, which form both single and aggregated nanoparticles in the polymer matrix. Insertion of the inorganic constituent into the resin up to 40 mass % was found to increase electrical conductivity of the resinfrom 0.2 to 0.7 Ω−1 m−1. Total ion-exchange capacity also increases from 600 to 1800 mol m−3. The organic–inorganic ion-exchanger with the highest amount of the inorganic constituent was used for electrodeionization processes to remove Ni2+ from low-concentrated solutions containing also hardness ions and organic substances. The “once-through” processes have been developed based on ion transport investigation under variation of the initial pH, concentration, and flow velocity of the solution being purified. Residual Ni2+ content in the solution was 0.7–0.9 ppm, the energy consumptions have been estimated 0.4–0.7 kWh per 1 m3. Theorganic–inorganic ion-exchanger was found to demonstrate stability against fouling with organic substances as opposed to the unmodified resin. Органо-неорганічні іоніти були отримані шляхом модифікації гелевою смоли цирконій гідрофосфатом, синтезованим у вигляді як одиничних, так і агрегованих наночастинок в полімерній матриці. Вставки з неорганічних складових смоли до 40% по масі призводять до збільшення електропровідності від 0,2 до 0,7 Ом-1 м-1. Загальна іонообмінна здатність також збільшується від 600 до 1800 моль м-3. Органо-неорганічний композит з найбільшою кількістю неорганічної складової був використаний для електродеіонізаціі процесів для видалення Ni2+ з нізкоконцентрірованной розчинів, що містять також ионыжесткости і органічні речовини. Розроблені процеси на основі іонного транспорту слідства при варіюванні початкового рН, концентрації і швидкості потоку розчину. Залишкова концентрація Ni2+ в розчині 0.7-0.9 ppm, споживання енергії оцінюється в 0.4-0.7 кВт-год на 1 м3. Органо-неорганічний іонообмінник продемонстрував стабільність до органічних речовин, на відміну від немодифікованї смоли.