胶团强化超滤法处理含镉废水的机理与应用基础研究

发布时间：2020-03-23 16:38

【摘要】： 胶团强化超滤法是一种将表面活性剂技术和超滤技术结合的新型、高效的重金属废水治理方法。本文展开了胶团强化超滤法处理含镉废水的机理与应用基础研究,研究中以十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,采用聚醚砜中空纤维超滤膜处理含镉废水,系统地研究了分离过程的各控制因素的影响,优化了分离过程条件,并通过考察动力学、热力学与吸附规律,结合微观检测,分析了胶团强化超滤的作用机制。 研究中(1)从镉污染现状、含镉废水治理技术现状、超滤和表面活性剂技术在环境保护中的应用现状以及胶团强化超滤技术的现有成果出发,提出研究的背景和目的;(2)进行了废水水质环境下表面活性剂SDS临界胶团浓度和胶团特性变化规律的研究,采用三种非离子型表面活性剂与SDS的复配,有效地降低临界胶团浓度;(3)对含镉废水进行了胶团强化超滤,实现Cd2+截留率97%以上,研究发现SDS胶团与Cd2+的吸附过程遵循二级动力学规律,符合Langmuir吸附等温方程,属于自发的吸热过程,吸附作用力主要为相反电性的吸引;(4)对含镉、含锌、含铅废水以及混合体系进行胶团强化超滤,研究发现SDS胶团对二价重金属离子的吸附作用为Pb2+Cd2+Zn2+,当溶液中多种二价重金属离子存在时,各离子之间存在与SDS胶团的竞争吸附,竞争能力为Pb2+Zn2+Cd2+;(5)建立起基于超滤膜污染层性质的渗透通量模型,揭示了胶团强化超滤过程中的控制参数、膜装置参数与渗透通量的关系,该模型可有效的预测横向流胶团强化超滤稳态时的渗透通量变化规律,实验验证误差率在4.77%～12.85%;(6)进行了基于非离子型表面活性剂与离子型表面活性剂复配胶团的强化超滤,显著地减少了SDS的用量,降低渗透液中SDS的残留量;(7)采用微孔泡沫气浮深度处理胶团强化超滤渗透液,出水中Cd2+达到《污水综合排放标准》中一类污染物最高浓度允许限值的要求。 研究结果表明,胶团强化超滤法可以高效、快速的处理含镉废水,与微孔泡沫气浮联用后可以实现Cd2+的达标排放,研究中将胶团强化超滤与微孔泡沫气浮联用,仅通过微气泡即同时实现含镉废水中Cd2+和表面活性剂的深度处理,并将胶团强化超滤和微孔泡沫气浮工艺联用改进作为减少表面活性剂用量的重要手段;建立起基于超滤膜污染层性质的渗透通量模型,克服了凝胶层阻力和膜阻力在实际应用中不易测定的缺点;采用微观检测方法推断胶团和重金属离子结合作用类型,从微观上检测胶团强化超滤过程中胶团与重金属离子的吸附机理。 以上研究针对胶团强化超滤处理含镉废水过程中胶团的聚集自组装控制、胶团与重金属作用机制等关键问题进行了探讨,为实现胶团强化超滤在重金属工业废水治理中的应用和推广奠定基础,具有较好的理论意义和实际应用前景。
【图文】：

保味和热敏性物质的处理；5、适合稀溶液中微量大分子物质的浓缩；6、能将不同分子量的物质分落，保证超滤液纯净[37]。理常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以滤膜为过滤介质。在一定的压力下，当水流过膜分子物质透过膜，而阻止水中的悬浮物、胶体、过，以达到溶液的净化、分离与浓缩的目的[37]。及结构超滤膜的材料有机高分子材料和无机材料两大类类、聚砜类、聚烯烃类、含氟类材料等，无机制7]。超滤膜多为不对称结构，由表层和多孔层组成后者起支撑作用[37]。

胶团强化超滤法处理含镉废水的机理与应用基础研究胶团特性胶团的大小团的大小可以用缔合成一个胶团粒子的表面活性分子或离子的平均数数来衡量[87]，通常采用光散射法的“分子量”来确定胶团的聚集数[88]，散－黏度法、电泳淌度法、超离心法等测定[89]。胶团的聚集数可以从甚至上万。胶团的形状面活性剂胶团的形状随表面活性剂的浓度而变化，包括球形胶团、腊状胶团和层状胶团等，如图 1.4 所示[86]。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X703

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本文编号：2596989