混凝吸附-络合超滤组合工艺对突发性镉污染水的去除效能研究

发布时间：2020-07-28 21:50

【摘要】：随着经济迅猛发展,镉的应用和废水镉治理无法同步,突发性重金属镉污染事件频繁爆发。络合超滤工艺虽能处理突发性重金属镉污染水,但膜污染问题及对于高浓度突发性重金属镉污染水处理能力有限的问题一直制约着其更广泛的应用,需要进行工艺组合来寻求高效除Cd~(2+)的方法。混凝和粉末活性炭吸附工艺被认定为两大类关键的应急净水技术。因此本实验采用混凝吸附-络合超滤组合工艺对模拟超标100倍的突发性镉污染原水进行处理,探究能使出水镉达标和减缓超滤膜污染的最佳工艺条件,为突发性重金属镉污染水处理的工程实践提供依据。实验首先通过改变混凝剂种类、混凝剂投加量、吸附剂投量、吸附时间、Cd~(2+)初始浓度等条件,从样品UV_(254)值、重金属镉去除率入手,研究混凝吸附工艺的最佳处理条件。实验结果表明单独混凝时抵抗负荷能力最强混凝剂为PACl,最佳投药量为20mg/L;PAC单独吸附的最佳投药量为50mg/L,最佳吸附时间为30min;先吸附后混凝时有机物去除率和重金属镉去除率都最大。因此混凝吸附工艺的最佳投加方式为先吸附后混凝。选用聚丙烯酸钠作为络合剂,考察在反应体系pH值、腐殖酸浓度、进水浊度、Cd~(2+)初始浓度以及共存阳离子浓度改变时,单独吸附-混凝工艺、单独络合超滤工艺以及组合工艺对模拟突发性重金属镉污染原水的重金属镉截留率、出水水质及絮体形态特征变化的影响。实验结果表明:Cd~(2+)截留率基本随pH值增加而增大,当pH=7时,组合工艺使出水镉达标排放,且此时UV_(254)和TOC去除率最大、出水浊度最小、絮体平均粒径最大,混凝效果最好,故pH=7为最佳工艺工艺条件;腐殖酸浓度的增加,会使三种方式处理突发性重金属镉污染水的Cd~(2+)截留率逐渐减小;高岭土具有一定的吸附性能,在无药剂投加时其对金属镉就有一定的去除作用,随着进水浊度的增加,Cd~(2+)的截留率增大;初始Cd~(2+)浓度变化对金属Cd~(2+)的截留率有较大影响,但对UV_(254)、TOC去除率影响不大;三种方式下Na~+和Ca~(2+)浓度的增大均使金属Cd~(2+)截留率减小。其中Na~+的影响程度小于Ca~(2+)。离子强度较强时,组合工艺仍可使出水镉达标排放;但对于Ca~(2+)浓度增大的原水,组合工艺无法使出水镉达标。最后实验考察了各工艺条件下超滤所产生的膜渗透比通量变化和膜可逆污染程度变化,并运用扫描电镜(SEM)观测了膜表面的滤饼层形态特征。同时还发现疏水性较弱的PES超滤膜和疏水性较强的PVDF超滤膜在处理不同浓度突发性重金属镉污染水时出水浊度相差不大、UV_(254)去除率基本无差别、对重金属镉截留率并无影响。但PES材质超滤膜的TOC去除率要大于PVDF材质超滤膜的TOC去除率;PES膜表面滤饼层比PVDF膜表面滤饼层更加密实,膜孔堵塞较为严重,不可逆污染较多;PVDF膜表面滤饼层较厚,但滤饼层结构较为疏松,孔隙率高透水性强,因此膜总污染较大,且多为浓差极化和凝胶层阻力引起的可逆膜污染,水力反冲洗作用即可消除掉。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703
【图文】：

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吸附-架桥作用机理但当高分子混凝剂投加过量的时候，会出现“胶体保护”现象，如图1-3所示

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图 1-3 “胶体保护”作用机理理铁盐或铝盐投加量过大时，水解产生氢物网捕或卷扫从而被去除。混凝剂的投中胶体含量少的时候，所需混凝剂多，括：离子交换、静电吸附、氧化还原[76性炭作为最常用的吸附剂，其对重金属结构。易倡锐等[78]就发现活性炭吸附 C大幅度的断裂，说明活性炭的吸附还受理子量较大的污染物去除效果好，但是分有效控制。工艺的强化，其对重金属镉的去除原理

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超滤工艺处理重金属废水原理技术作为一种新兴无相变的水处理方式，近年来应用广滤分离通常被认为是“机械筛分”，其表面有无数微孔比金属离子的粒径大，无法达到去除目的。因此超滤常纪 80 年代，Michaels 首次提出了使用聚合物络合超滤[83]。子与可溶性聚合物发生如下络合反应：X nL XLn是重金属离子，L 是水溶性聚合物，XLn 是重金属与聚。基、羰基、羧基、氨基等络合基团的水溶性聚合物与大成比较稳定的大分子聚合物-重金属络合物。当大分子其分子粒径比超滤膜孔径大而被截留，从而叨叨去除重去除重金属离子的工艺原理如图 1-4 所示：

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