絡(luò)合—超濾耦合新技術(shù)及過程模擬研究.pdf

1、本文研究聚電解質(zhì)絡(luò)合一超濾耦合新技術(shù)，采用聚丙烯酸鈉選擇性絡(luò)合重金屬離子，通過聚砜中空纖維超濾膜實現(xiàn)分離。在揭示金屬離子及聚電解質(zhì)溶液超濾行為的基礎(chǔ)上，圍繞絡(luò)合體系截留特性、金屬離子選擇性分離、絡(luò)合物解離等方面，系統(tǒng)探討絡(luò)合一超濾耦合過程的參數(shù)優(yōu)化、反應(yīng)動力學(xué)行為和數(shù)學(xué)模型，并考察在低濃度含銅線路板工業(yè)廢水中的應(yīng)用。 1、金屬離子溶液超濾行為。在金屬離子溶液超濾過程中，系統(tǒng)研究了超濾膜的電性能，并考察流動電位與膜滲透性、離子傳遞

2、之間的相互關(guān)系。結(jié)果表明，在Na<'+>或K<'+>、Ca<'2+>或Mg<'2+>、A1<'3+>溶液中，膜等電點分別為2.9±0.1、3．5±0.1、3.8±0.1。在等電點處，膜滲透性達到最大值。金屬離子截留系數(shù)隨流動電位增大而增大。對重金屬離子而言，膜對其親和能力順序為Hg<'2+>>Cu<'2+>>Cd<'_2+>。 2、聚電解質(zhì)溶液超濾特性?？疾觳僮鲄?shù)對聚電解質(zhì)超濾過程的影響，探討聚電解質(zhì)在超濾膜表面吸附機理，進而

3、建立膜污染阻力模型。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH<4.5時，聚電解質(zhì)在膜表面吸附明顯，導(dǎo)致膜通量顯著降低。聚丙烯酸鈉在膜表面吸附動力學(xué)符合擬二級速率方程，吸附等溫線可采用Langmuir方程描述。在高pH及低pH值下，膜總阻力分別取決于膜自身阻力R<,m>和不可逆污染阻力R<,f>；而在整個pH范圍內(nèi)，可逆及不可逆濃差極化層阻力R<,p,r>、R<,p,ir>影響不大。 3、聚電解質(zhì)絡(luò)合一超濾耦合過程。研究絡(luò)合反應(yīng)動力學(xué)和聚電解質(zhì)絡(luò)合容量，

4、優(yōu)化耦合過程操作參數(shù)，并對兩相模型予以修正。所得結(jié)論為，在優(yōu)化的操作條件下，ng<'2+>、Cu<'2+>和Cd<'2+>絡(luò)合平衡時間分別為25、40和50min，絡(luò)合反應(yīng)動力學(xué)符合擬一級速率方程，聚丙烯酸鈉PAASS對Hg<'2+>、Cu<'2+>和Cd<'2+>絡(luò)合容量分別為1．0、0.05和0.033 gmetal／g PAASS。對計算截留系數(shù)的兩相模型進行多項修正后，模擬值與實驗值能更好地吻合。 4、聚電解質(zhì)絡(luò)合一超濾

5、耦合選擇性分離金屬離子。比較單一及混合金屬離子溶液截留行為，優(yōu)化操作參數(shù)，研究混合體系金屬離子的選擇性分離。結(jié)果表明，pH值和負載比LR對分離效果影響明顯。在pH=5時，控制Hg<'2+>和Cd<'2+>混合體系LR=1.5，選擇性分離系數(shù)S為227；對于三種混合離子的情況，先控制LR=2，可得到Hg<'2+>對Cu<'2+>、Cd<'2+>的S值分別為185、229，然后調(diào)節(jié)LR=0.033，此時Cu<'2+>對Cd<'2+>的S值也

6、能達到97。 5、金屬離子一聚電解質(zhì)絡(luò)合物解離行為。以解離動力學(xué)為出發(fā)點，研究聚電解質(zhì)絡(luò)合物解離和重金屬洗滌，探討解離過程污染膜的清洗效果。實驗發(fā)現(xiàn)，與銅及鎘絡(luò)合物解離相比，汞絡(luò)合物解離是一個緩慢的動力學(xué)過程且解離程度低。當(dāng)pH=2.5時，銅、鎘的洗脫率能達到94.9％、95.6％，而汞的洗脫率僅為45.7％。采用堿性NaCIO和HN03分別對污染膜進行清洗，可使膜性能有效恢復(fù)。 6、絡(luò)合一超濾耦合技術(shù)處理工業(yè)廢水。以低