基于Donnan渗析原理阳离子交换膜去除水中Cu 2+ 、Mn 2+ 、Zn 2+ 的研究

发布时间：2025-04-26 23:34

　　论文基于Donnan渗析原理，采用均相阳离子交换膜分离去除废水中常见的Cu²⁺、Mn²⁺和Zn²⁺等重金属离子，研究了实验运行条件、重金属离子和溶液的物理化学性质对膜分离去除Cu²⁺、Mn²⁺和Zn²⁺等重金属离子效果的影响机制，膜的污染和清洗，以及膜离子交换重金属离子的动力学和热力学现象，构建了离子交换膜化学反应器并初步应用于对重金属离子分离去除实验。 研究发现离子交换膜在无外加电压条件下能有效分离去除水中的Cu²⁺、Mn²⁺和Zn²⁺等重金属离子，当重金属离子浓度为0.0787mmol/L时，实验条件下，Cu²⁺、Mn²⁺和Zn²⁺的去除率可分别高达85%、79%和75%。提高下列任一影响因素数值，如水温、补偿离子浓度、水力停留时间和搅拌速度，均会增加膜对重金属离子的去除率，但增加到一定数值后再增加，对提高去除率无明显...

【文章页数】：145 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
插图索引
附表索引
第1章 绪论
    1.1 铜、锰、锌等的性质及其污染危害
        1.1.1 铜、锰、锌的环境化学性质
        1.1.2 铜、锰、锌等重金属污染状况及危害
    1.2 铜、锰、锌等重金属离子的处理技术
        1.2.1 化学法
        1.2.2 物理化学法
        1.2.3 生物化学法
        1.2.4 常规处理重金属离子方法的不足
    1.3 离子交换膜概述
        1.3.1 离子交换膜的发展历史
        1.3.2 离子交换膜的结构及基本性能
        1.3.3 离子交换膜的工作原理
    1.4 离子交换膜的应用研究
        1.4.1 基于电渗析的应用研究
        1.4.2 基于 Donnan 渗析的应用研究
        1.4.3 膜的污染及清洗
    1.5 课题研究内容及意义
        1.5.1 课题的提出背景及意义
        1.5.2 课题的研究内容
        1.5.3 创新点
第2章 实验装置及实验材料
    2.1 实验装置及原理
    2.2 实验材料及仪器
        2.2.1 离子交换膜性能参数
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 实验药剂
        2.2.4 检测方法
第3章 膜的筛选及运行参数对分离去除 Cu²⁺、Mn²⁺和 Zn²⁺的影响
    3.1 实验方法
    3.2 实验结果与讨论
        3.2.1 可行性研究及膜的筛选
        3.2.2 运行参数对分离去除效果的影响
        3.2.3 重金属离子迁移机理及影响因素
    3.3 小结
第4章 离子性质及离子共存对离子交换膜分离去除 Cu²⁺、Mn²⁺和 Zn²⁺的影响
    4.1 实验方法
    4.2 实验结果与讨论
        4.2.1 重金属水化离子半径及原子序数对去除率的影响
        4.2.2 重金属离子共存时互相干扰的分析
    4.3 小结
第5章 pH 值对离子交换膜分离去除 Cu²⁺的影响
    5.1 实验方法
    5.2 实验结果与讨论
        5.2.1 给体液 Cu²⁺去除率随时间变化规律
        5.2.2 给体液和受体液 pH 值随时间变化规律及其影响
    5.3 小结
第6章 污染物对分离去除 Cu²⁺的影响及膜污染的清洗
    6.1 实验方法
    6.2 实验结果与讨论
        6.2.1 无添加杂质时阳离子交换膜去除 Cu²⁺的效果
        6.2.2 低溶解度无机颗粒物质的影响
        6.2.3 天然有机物(腐殖酸)的影响
        6.2.4 氨水、乙二胺四乙酸的影响
        6.2.5 表面活性剂的影响
        6.2.6 易水解物质(三氯化铁)的影响
        6.2.7 长期运行的膜污染实验
        6.2.8 膜清洗实验
        6.2.9 污染膜表面形态及元素分析
    6.3 小结
第7章 离子交换动力学及热力学研究
    7.1 实验方法
        7.1.1 实验用膜
        7.1.2 膜对 Cu²⁺饱和交换容量的测定方法
        7.1.3 离子交换动力学反应速率的计算公式
        7.1.4 离子交换热力学的计算公式
    7.2 实验结果与讨论
        7.2.1 饱和交换容量
        7.2.2 离子交换动力学
        7.2.3 离子交换热力学
    7.3 小结
第8章 离子交换膜化学反应器的构建及初步应用
    8.1 实验方法
        8.1.1 实验装置设计尺寸及运行原理
        8.1.2 实验方案
    8.2 实验结果与讨论
    8.3 小结
结论及建议
参考文献
致谢
附录 A (攻读学位期间所发表的学术论文及授权的专利)
附录 B (攻读博士学位期间所主持或参与的研究项目)



本文编号：4041536