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金属废水深度处理技术|工业废水回用系统

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2014-12-04 15:21:00

奥凯环保科技有限公司专业承接--工业除盐纯水水处理工程、重金属治理回用工程、过滤软化除铁锰工程、中水回用清洁生产相关工程、物料提纯浓缩分离工程、水质自动监测加药系列工程等。

多年来,国内外学者从不同方向对膜分离技术处理重金属废水做了试验性研究。研究结果表明,络合-超滤技术在处理低浓度重金属废水方面具有潜在的应用价值,具有结构简单,出水水质稳定,无二次污染,重金属可回收利用的优点。本试验采用壳聚糖络合-超滤技术处理模拟矿山重金属废水,讨论pH 值、壳聚糖/铅离子质量比(P/M)、离子强度等因素对Pb2+Cd2+截留率的影响,从而确定良好的工艺条件,为有色矿山重金属废水的处理提供技术参考。

试验部分

1主要仪器及试剂

本试验采用河北诺恩水净化设备有限公司生产的PVDF 中空纤维超滤膜,膜平均孔径为003μm

1.2 主要仪器和试剂 

壳聚糖溶液的配置:称取10 g的壳聚糖,在500mL 干净烧杯中,加入约400mL 水,并加入125mL HNO320%)溶液,在搅拌条件下,将称好的壳聚糖投加到烧杯中,搅拌至壳聚糖完全溶解。将壳聚糖溶液转移到1 000mL 容量瓶中,用水稀释至刻线,得到质量浓度为10 g/L 的壳聚糖溶液。

壳聚糖(脱乙酰度≥ 900%,相对分子质量为× 105)为工业级产品,其它试剂均为分析纯。

1试验水样

试验水样为模拟废水,取适量Pb NO32CdN2O6·4H2O 加入到一定量的自来水中,配置成Pb2+的质量浓度为1.0 mg/LCd2+的质量浓度为01 mg/L 的重金属混合废水。

1试验方法

首先将质量浓度为10 g/L 的壳聚糖溶液添加到配置好的Pb2+Cd2+质量浓度分别为1.0 01mg/L 的混合废水中,用HNO3NaOH 调节溶液的pH 值,采用电动搅拌机搅拌1 h,使壳聚糖和重金属离子充分进行络合反应,之后在操作压力为02 MPa,室温(25 ℃)下进行超滤试验,测定滤出液的体积,计算膜通量。

1.5 分析方法

Pb2+Cd2+浓度的采用火焰-石墨炉AAS700 原子吸收光谱仪测定,并计算重金属离子截留率。

结果与讨论

21 pH 值对Pb2+Cd2+截留率的影响

pH 值在重金属络合反应中起重要作用,选择适宜的pH 值是保证耦合工艺有良好处理效果的前提。在壳聚糖投加量一定的条件下,考察pH 值对Pb2+Cd2+截留率的影响。

在试验范围内,重金属离子的截留率随pH 值的升高而升高。pH 值对金属离子截留率的影响主要原因在于与壳聚糖络合时,H+与重金属离子之间存在竞争关系,配体-NH2、质子与重金属离子M2+之间存在化学平衡,反应方程式如下:

由式(1)可以看出,较高的pH 值有利于反应的正向进行,处于络合状态的重金属离子易被超滤膜截留。因此,壳聚糖络合-超滤工艺应在中性或偏碱性条件下运行。

22 P/M 值对Pb2+Cd2+截留率的影响 

pH 值为时,考察壳聚糖投加量对溶液中Pb2+Cd2+截留率的影响,结果如图所示。

Pb2+Cd2+的截留率随着壳聚糖投加量的增大而升高。但随着壳聚糖投加量的不断增大,水样的黏度增大,分离过程需要更大的压力,引起能耗增加,所以应该选择合适的壳聚糖投加量。当P/M 值为时,Pb2+Cd2+的截留率分别达到9662%和9626%,出水水质满足GB38382002 中Ⅲ类标准的要求。

2离子强度对Pb2+Cd2+截留率的影响

pH 值为70P/M 值为的条件下,考察不同浓度的NaCl 溶液对金属离子截留率的影响。

NaCl 溶液的浓度对Pb2+Cd2+的截留率有一定的影响,Pb2+Cd2+的截留率随NaCl 溶液浓度的增大而降低。这是因为在NaCl或其它电解质存在的条件下,聚合物在水溶液中的表面电荷会发生一定变化,且会随着离子强度的增大而增强,导致聚合物不能有效地络合重金属离子,而使重金属离子的截留率呈降低趋势。

2运行时间对膜通量及Pb2+Cd2+截留率的影响 

pH 值为70P/M 值为的条件下,考察运行时间对膜通量和Pb2+Cd2+截留率的影响。 

膜通量随着运行时间的延长而减小。在初始的3 h 内,膜通量下降得较快,随后下降得较慢,说明3 h 后膜表面凝胶层基本稳定,而Pb2+Cd2+的截留率随着运行时间的延长没有明显变化。

2壳聚糖的回用效果评价

对浓缩的壳聚糖-重金属离子溶液在pH 值为2的条件下进行解络反应,采用全过滤的方法可以回收90%以上的壳聚糖,将回收后的壳聚糖重新用于络合-超滤耦合过程处理含Pb2+Cd2+的废水,经测定,对Pb2+Cd2+的截留率分别为9635%和9527%,与新鲜的壳聚糖具有相近的截留效果,说明酸解-超滤回收壳聚糖的性能没有发生大的变化,壳聚糖可以重复使用,这样可以大大降低运行成本,具有重要的应用价值。

2膜的污染与清洗

运行一段时间后,膜污染会导致膜通量减小,需要定期对超滤膜进行清洗。试验中采用去离子水清洗10 min 后再用质量分数为05%的NaClO 清洗30 min,清洗后的膜通量可恢复到初始膜通量的96%,清洗效果良好,满足工程应用的需要。 

结论

1) pH 值显著影响Pb2+Cd2+的络合效果,当pH 值为70P/M 值为时,Pb2+Cd2+的截留率分别达到9662%和9626%,出水满足GB38382002 中Ⅲ类标准的要求。

2)随着NaCl 浓度的升高,Pb2+Cd2+的截留率呈下降趋势;运行时间的延长会导致膜通量的减小,趋于稳定,而运行时间对Pb2+Cd2+的截留率没有明显影响。

3)采用质量分数为05%的NaClO 溶液对受污染的超滤膜清洗30 min 后,基本可恢复超滤膜的性能。

4)对浓缩的壳聚糖-重金属离子溶液在pH值为的条件下进行解络反应,采用全过滤的方法可回收90%以上的壳聚糖,为降低运行成本创造了良好的条件。

 

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