平板陶瓷超滤膜去除电镀废水中重金属污染物工艺研究

发布时间：2020-09-18 22:22

　　本论文研究平板陶瓷超滤膜工艺去除电镀废水中重金属污染物工艺效果。采用实验室方法研究了常见5种重金属离子的去除效果,比较了3种盐分离子和2种电镀添加剂对处理效果的影响,优化Fenton氧化法破除EDTA和柠檬酸类络合物的工艺条件,在中试规模试验中验证陶瓷膜处理效果的稳定性和可靠性,确定并推荐了最佳工艺。分析总结了陶瓷膜应用于白峰电镀废水处理效果和存在的问题,完成翰f汽配电镀废水改造项目的方案设计。陶瓷膜能够有效去除Ni~(2+),最佳pH=10.5,膜通量为80 L/(m~2?h)。有关因素包括浓度负荷、电导率、盐分离子包括Ca~(2+)、SO_4~(2-)、Cl~-离子、添加剂糖精钠和十二烷基硫酸钠等,对平板陶瓷膜处理效果影响不显著。采用Fenton氧化法能够有效破除EDTA、柠檬酸形成的络合物。陶瓷膜能够有效去除Ni~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cr~(3+)及Cd~(2+)等五种混合重金属污染物,最佳pH=11,膜通量为80 L/(m~2?h)。陶瓷膜过滤运行14 d,跨膜压差增长30.1 kPa,影响跨膜压差的因素主要是可逆膜污染,少部分为不可逆膜污染。陶瓷膜过滤中试工艺能够稳定高效去除重金属污染,最佳pH=9.5,膜通量为40 L/(m~2?h),碱剂选用NaOH。陶瓷膜出水颗粒粒径分布以2-5μm居多,浊度低于0.1 NTU。陶瓷膜工艺用于白峰电镀废水处理,不需要投加PAC和PAM、不需要沉淀池,缩短了工艺流程,具有较好的经济效益。在运行过程中,发现陶瓷膜不适用于处理强碱性废水,存在环氧树脂软化和膜片强度下降的问题。论文研究成果应用于翰f电镀废水处理工艺升级改造项目,采用强耐碱性的聚四氟乙烯(PTFE)膜,膜通量为50 L/(m~2?h),采用分类收集和再集中处理相结合的设计原则,处理水量400 m~3/d,其中130 m3/d进行回用,270 m3/d达标外排。项目投资333.85万元,处理成本为14.06元/吨,具有较好的经济和环境效益义。
【学位单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X781.1
【部分图文】：

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第 1 章引言2图1.1 常见电镀工艺流程示意图镀前处理包括磨光、碱性除油、电解抛光、酸洗活化等。前处理效果差，将会导致镀件品质不合格。磨光是除掉零件表面的锈蚀、毛刺、划痕、砂眼、焊缝和氧化层等缺陷，提高零件的平整度。碱性除油是除掉镀件表面保护性的油脂。电解抛光是进一步降低镀件表面的粗糙度。酸洗活化是除掉镀件表面锈斑和氧化膜，使镀件表面没有杂质。镀前处理工序产生的废水主要是含油废水和酸碱废水。镀上金属层是电镀加工的核心工序，将直接影响镀件的表面性能。影响镀层质量的因素主要是主盐组分和添加剂。主盐组分与添加剂的组合决定了镀液的整体性能，比如在镀镍工艺中，加入十二烷基硫酸钠后，镀件表面张力下降，电沉积时在阴极析出的氢气泡不易停留在阴极表面，由此可以减少镀层麻点和针孔[9]。此工序产生的废水含有重金属离子、络合剂、光亮剂及表面活性剂等物质。镀后处理用以增强镀层的耐腐蚀性、可焊性以及抗变色能力等性能，这包括脱水处理、钝化处理、防变色处理以及提高可焊性处理。此工序产生的废水主要为钝化废水、刷洗地坪和极板的废水[10]

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种重金属离子，常用于处理电镀废水[75,76]。常见的电镀废水处理工艺如图1.2所示：图1.2 电镀废水常规处理工艺示意图碱液与重金属离子反应生成氢氧化物絮体，这类絮体密度低，难以沉降[77]。实际工程应用中，投加铝盐或铁盐混凝剂来中和絮体表面负电荷使絮体达到电荷零点而发生混凝；通过聚丙烯酰胺（PAM）的网捕作用使絮体变大，加快沉降速度，强化工艺的沉淀效果[78]。混凝后废水溢流进入沉淀池，可以快速实现泥水分离，上清液经回调 pH 至 6-9 后排放，污泥外运处理。（2）化学沉淀工艺的优点及局限性为强化重金属氢氧化物的沉淀效果

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第 1 章引言11图1.3 有机超滤膜深度处理电镀废水工艺示意图通过氧化破络使络合态的重金属离子变成离子态，化学还原使六价铬离子变为三价铬离子，完成预处理进入调节池。投加碱液，使离子态的重金属转变为相应的氢氧化物絮体，再投加添加 PAC，进行快速混凝，使絮体脱稳，再投加 PAM，使絮体聚沉，在沉淀池实现固液分离，污泥外运处理。上清液进入砂滤系统，尽可能去除参与浊度，降低进入膜池的悬浮物负荷，最后经过有机超滤膜处理，去除水中残留的颗粒物质

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