水溶性聚合物强化超滤工艺对原水中镉离子的去除研究

发布时间：2020-05-28 09:30

【摘要】：水溶性聚合物强化超滤工艺(PEUF)是一种将高分子捕集技术和超滤膜分离技术结合的高效处理含重金属污染水的新技术。本论文采用PEUF工艺对含镉模拟污染原水进行处理。以聚丙烯酸钠(PAANA)、壳聚糖(CTS)、聚乙烯醇(PVA)作为络合剂,对比考察三者在各控制因素下对模拟污染原水中镉离子的处理效果和对超滤膜的污染程度,筛选最佳络合物。并在揭示Cd~(2+)与聚合物络合反应机理的基础上以最佳络合物进行实验参数的优化实验,研究pH、装载比P/M、共存阳离子、竞争络合剂、Cd~(2+)初始浓度等控制因素对其截留率和膜污染程度的影响,确定最佳工艺条件,并考察适宜本工艺的清洗方法。最后对最佳聚合物进行酸解回收,并对其循环利用效能进行评价,得出以下实验结论。1.水溶性聚合物筛选。对Cd~(2+)的处理能力从强到弱排序为PAANACTSPVA;PAANA在低P/M时对Cd~(2+)的截留率较高;三种络合剂均不适用于酸性环境下应用于此工艺;离子强度对PAANA-Cd~(2+)体系引起影响最小;最优聚合物为PAANA。2.各控制因素对PEUF工艺对Cd~(2+)的去除率影响及反应机理。PAANA与Cd~(2+)的络合反应规律用拟一级速率方程模型可以良好拟合,其对Cd~(2+)的络合容量为0.033g Cd/g PAANA;随P/M、pH的增大以及共存阳离子、竞争络合剂HA浓度的减小,对Cd~(2+)的去除率增大;P/M较高时,截留率受pH下降的不利影响较小;共存阳离子影响截留率下降程度从强到弱分别为Ca~(2+)Mg~(2+)Na~+;竞争络合剂HA的存在造成Cd~(2+)截留率降低;Cd~(2+)初始浓度增加会导致其去除率的降低;中性条件下,PAANA处理Cd~(2+)的适宜装载比为P/M=10,最佳pH为7.0。3.各控制因素对PEUF工艺引起的膜污染影响及膜清洗。随P/M增大膜污染程度增大,以可逆污染为主;酸性条件下膜污染严重,其中不可逆污染所占百分比较大;共存阳离子引起膜污染程度从强到弱排序为Ca~(2+)Mg~(2+)Na~+,以可逆污染为主;竞争络合剂HA的存在加重膜污染,引起不可逆污染占比增加;用2%的NaOH碱洗和3ppm的NaClO洗为较好膜清洗方案,酸洗不适用于本工艺的膜清洗。4.聚合物回收与回用效果研究。在pH=2.5的条件下,一级速率模型能有效描述Cd~(2+)与PAANA的解离动力学行为;随着体积稀释因子(VDF)增加,PAANA回收率减小,Cd~(2+)的回收率增大;VDF=2为最佳取值,PAANA的实际回收率达到98.5%;通过酸解再生的聚合物循环利用效果良好,最佳条件下处理Cd~(2+)的截留率较新鲜聚合物仅下降1.2%。
【图文】：

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有研究学者[52]利用丙烯酸-马来酸共聚物作为络废水，，并研究了装载比（P/M）、pH、共存阳离子浓度等控果和膜污染的影响，结果表明在一定 pH 条件下的镉离子截加，在适当 pH 和装载比条件下时，镉离子的截留率可达 99采用聚丙烯酸钠作为络合剂，将其应用于 PEUF 技术处理对络合剂聚丙烯酸钠应用于 PEUF 工艺水处理领域提供了用 PAANA 为络合剂去除原水中超标的锑，得出结论为在 p，锑的截留率达到 96%。性聚电解质强化超滤工艺的原理年来，膜分离技术已经发展的日趋成熟，其中超滤膜技术优点成为水处理领域的研究热点，超滤分离通常为“机械膜孔径往往大于金属离子半径尺寸，故单纯的超滤技术并离子的处理。本课题主要研究的水溶性聚合物强化超滤技与高分子捕集技术的结合。PEUF 工艺原理如图 1-1 所示。

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文烧杯质量，计数系统每隔 5s 采集对应的电子天平的实时的数据，计算各计数单位时间内的数据差，根据此绘制随过滤体积的变化曲线。系统示意图及实图分别如 2-1、2-2 所示：
【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】：2018
【分类号】：TU991.2

【参考文献】