一种从含盐废水中连续深度去除柠檬酸铜的新方法：负载纳米锆的树脂与优化电场的协同作用

《ACS ES&T Water》：A Novel Method for Continuous Deep Removal of Copper Citrate from Saline Wastewater: Synergy of Nano-Zirconium Loaded Resin and Optimized Electric Field

　　高效去除高盐铜-柠檬酸废水的方法及机理研究，开发纳米复合离子交换树脂负载水合锆英石（nAER-HZO）电脱盐系统，通过响应面法优化参数（1.47V/6.19pH/56.01mL/min/0.118g）实现80.12%去除率，机理为Zr–O–Cu-Citrate稳定复合物抑制盐干扰，电场扩展双电层至8.85nm增强吸附38.8%，30次再生后仍保持77.8%效率，碳足迹仅2.64kg CO?-eq/t。

　　

镀铜废水通常含有稳定的Cu(II)复合物（例如Cu-Citrate），这些复合物与高盐度（>1000 mg/L）共存，这限制了传统电去离子（EDI）技术的去除效果。在这里，我们开发了一种先进的EDI系统，使用了一种负载了水合氧化锆（nAER-HZO）的纳米复合阴离子交换树脂，以实现高效的Cu-Citrate去除。与未加载HZO的传统EDI系统相比，nAER-HZO系统在不同盐度条件下的去除效率提高了1.5至2.3倍。通过响应面方法（RSM）优化，在电压为1.47 V、pH值为6.19、流速为56.01 mL/min以及树脂用量为0.118 g时，获得了80.12%的最佳去除率。机理分析表明，离子交换是主要的去除途径，其中HZO形成了稳定的Zr–O–Cu-Citrate复合物，从而抵抗了盐分的干扰。此外，电场通过将盐离子从树脂表面驱离，减小了局部离子强度，使双电层（EDL）厚度从0.051纳米增加到8.85纳米，从而减弱了离子屏蔽效应，并使nAER-HZO的选择性吸附能力提高了38.8%。该系统在经过30次再生循环后仍保持了77.8%的去除效率。生命周期评估显示其碳足迹较低（2.64千克CO₂-eq/t），表明具有显著的环境优势。这项工作为从含盐工业废水中去除重金属复合物提供了一种高效且可持续的策略。