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纳滤处理法处理重金属废水

  以酒石酸钾钠(PST)为络合剂,分别选取Cd、Zn、As和Pb 4种金属废水,探索络合纳滤工艺对金属离子去除率和膜通量的强化效果,测定纳滤膜表面接触角以表征膜通量变化规律,并研究了压力、金属浓度和溶液pH参数对络合纳滤过程的影响。

  结果表明,PST对4种金属去除的强化效果存在相似规律,分别有一个最佳PST添加浓度。随PST浓度的增加,金属离子去除率先增大后减小,而膜通量一直增大。研究发现,纳滤膜表面接触角与膜通量呈稳定的反比例关系,与金属离子种类和PST添加量无关。随着操作压力的增大,膜通量线性增加,去除率基本不变;金属离子浓度的增加对膜通量影响不大,金属去除率略有上升;pH在4~5之间变化时,As去除中膜通量和去除率均有所升高,而Cd、Zn和Pb 3种溶液处理效果基本不受pH影响。

随着环境法规的完善和水质要求的日益提升,重金属废水由于其显著的高毒性、难降解和生物累积性越来越多地引起研究者的关注。膜分离技术因高去除率、操作简单和无相变等优势在金属废水处理领域得到广泛应用。膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透。微滤和超滤操作压力低、能耗小、通量高,但膜孔径较大,对金属离子的截留率低,较少直接应用在金属废水处理中。反渗透对金属离子和盐离子均有较高去除率,但反渗透膜的高能耗和膜污染问题是限制其普遍性应用的瓶颈。

纳滤是介于超滤和反渗透之间的一种膜分离技术,其分离的溶质直径小于超滤,而过程能耗又低于反渗透,在重金属溶液的处理中有较大的研究潜力。

  纳滤技术在处理低浓度金属废水时去除率较低。一些学者开始探讨通过在纳滤中添加络合剂来提高金属离子的去除效果。Chitry F.'等尝试添加二乙烯三胺五乙酸(DPTA)络合剂处理锕系和镧系5种离子(La3+,、Ce3+,、Pr3+、Nd3+和Am3+)金属溶液,发现Am3+去除率由6.7%升高到34.8%,Nd3+由3%升高到12.6%,其他元素去除率增量不足5%。选用乙二胺四乙酸(ED-TA)络合纳滤处理CD废水,发现金属去除率从90%增大到93%以上。上述研究中采用的DPTA和EDTA络合剂是超滤中常用的络合剂,这些络合剂在提高金属去除率的同时,容易在膜表面发生沉积,造成膜污染,导致膜通量的下降。

  因此,寻找既能提高金属去除率,又能保持较高膜通量的络合剂是纳滤工艺应用的一个重要需求。

酒石酸钾钠(PST)在印刷业作还原剂,在电镀工业作络合剂,钢铁行业用作腐蚀剂、果胶凝胶剂等,实验测定中用作金属掩蔽剂。PST作为络合剂应用于重金属废水的膜处理尚未见报道。Cd、As和Pb是国家标准中严格控制的有毒重金属,Zn的毒性较低,但在金属废水中普遍存在,具有一定的代表性。
(来源:中国污水处理工程网)
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