EDI富集痕量重金属离子过程的研究

发布时间：2017-07-26 03:12

  本文关键词：EDI富集痕量重金属离子过程的研究

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【摘要】：随着工业废水和生活污水排放量的增加,水体中重金属污染问题十分突出,重金属的处理和回收是目前废水处理领域面临的重要任务之一。由于重金属离子相互之间性质的相似、金属离子浓度含量较低以及水体中成分复杂等问题,,从混合重金属离子的体系中分离和回收某一种特定的离子是一个普遍的难题。因此迫切的需要开发一种分离效率高、成本低、易管理、无二次污染并且可回收贵重金属的重金属污水处理方法。电去离子(Electrodeionization, EDI)是一种新型的分离技术,它是一种将离子交换与电渗析(ED)结合在一起,在直流电场的作用下实现连续深度脱盐的过程。EDI在纯水制备的领域得到了广泛的应用,与此同时,由于其拥有较高的浓淡水浓度差这一技术特征,EDI在低浓度重金属废水的处理方面具有良好的发展前景。本文采用自制的一级一段式EDI膜堆,浓缩水循环的操作方式,以模拟的重金属废水为研究对象,考察并分析了工作电流,原水流量和原水浓度等因素对EDI过程富集Cu2+离子性能的影响；同时考察了工作电流,原水流量,络合剂的添加以及原水初始pH值等因素对二元混合重金属离子分离效果的影响。研究结果表明：EDI膜堆存在一个平衡时间,在膜堆达到平衡后进行取样操作稳定性较好。对富集痕量Cu2+离子的过程中,适当的增大工作电流与原水流量,有利于富集倍数的提高。通过优化操作条件,在原水流量为60 mL/min,原水浓度为0.05 mg/L,工作电流为190 mA的条件下连续运行两小时后,浓水中Cu2+离子的浓度可达到9.45 mg/L,富集倍数为189倍。对EDI过程选择性分离重金属离子的过程进行研究,适当地提高工作电流与原水流量,有利于实现EDI过程对混合离子的选择性分离。通过优化操作条件铜离子的富集倍数可达214倍,两种离子分离比可达19.68。实验发现,在向原水中加入过量的络合剂后,可以加强EDI过程对Cu2+离子的选择性,提高Cu2+离子和Co2+离子分离比。加入过量的EDTA,并使原水保持中性,在工作电流为200 mA,原水流量为60 mL/min的条件下连续运行2h后,Cu2+离子和Co2+离子分离比从原来无络合剂时的19.68上升至37.92,分离效果显著。本文研究表明,EDI过程用于富集痕量重金属离子具有良好的富集效果,对于处理混合金属离子溶液时具有良好的选择分离性。
【关键词】：电去离子 重金属离子 EDTA 富集 选择性分离
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;TQ028.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 文献综述9-27
• 1.1 研究背景9
• 1.2 重金属概述9-12
• 1.2.1 重金属的危害9-10
• 1.2.2 重金属的来源10-12
• 1.3 重金属废水的处理方法12-16
• 1.3.1 物理处理法12-15
• 1.3.2 化学处理法15
• 1.3.3 生物处理法15-16
• 1.4 电去离子技术的概述16-25
• 1.4.1 电去离子的工作原理16-18
• 1.4.2 电去离子技术的研究进展18-20
• 1.4.3 电去离子技术在水处理中的应用20-21
• 1.4.4 电去离子技术在处理重金属废水的研究进展21-25
• 1.5 研究目的25-27
• 第二章 实验装置与方法27-37
• 2.1 实验流程与装置27-29
• 2.1.1 实验流程27-28
• 2.1.2 EDI膜堆内部构造28-29
• 2.2 实验材料与仪器29-31
• 2.2.1 离子交换膜29-30
• 2.2.2 离子交换树脂30
• 2.2.3 电极30
• 2.2.4 实验仪器30-31
• 2.2.5 化学试剂31
• 2.2.6 模拟废水的配制31
• 2.3 分析方法31-36
• 2.3.1 铜离子测定方法31-34
• 2.3.1.1 方法原理31
• 2.3.1.2 试剂配制31-33
• 2.3.1.3 铜离子标准曲线的绘制33-34
• 2.3.2 钴离子测定方法34-36
• 2.3.2.1 方法原理34
• 2.3.2.2 试剂配制34-35
• 2.3.2.3 钴离子标准曲线的绘制35-36
• 2.4 样品测定36
• 2.5 评价指标36-37
• 第三章 EDI富集痕量铜离子的过程37-49
• 3.1 引言37
• 3.2 实验内容37-38
• 3.3 结果与讨论38-47
• 3.3.1 膜堆富集稳定性的研究38-42
• 3.3.1.1 膜堆电压与时间的关系曲线38-39
• 3.3.1.2 浓水浓度与时间的关系曲线39-40
• 3.3.1.3 铜离子质量平衡分析40-41
• 3.3.1.4 EDI膜堆运行时间的选取41-42
• 3.3.2 操作参数对富集倍数的影响42-47
• 3.3.2.1 原水流量对富集倍数的影响42-43
• 3.3.2.2 工作电流对富集倍数的影响43-45
• 3.3.2.3 原水浓度对富集倍数的影响45-46
• 3.3.2.4 隔板长度对富集倍数的影响46-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 EDI选择性分离混合重金属离子的过程49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 实验内容49-50
• 4.3 结果与讨论50-57
• 4.3.1 工作电流对混合离子分离效果的影响50-51
• 4.3.2 原水流量对混合离子分离效果的影响51-52
• 4.3.3 EDTA对混合离子分离效果的影响52-56
• 4.3.3.1 原水流量对混合离子分离效果的影响52-55
• 4.3.3.2 原水pH值对混合离子分离效果的影响55-56
• 4.3.4 几种条件下分离效果的比较56-57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 结论59-61
• 参考文献61-69
• 硕士期间论文发表情况69-71
• 致谢71

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