EDI技术处理重金属废水的研究

发布时间：2023-06-16 20:06

　　水资源重金属污染已成为当下突出的环境问题。随着国家对环保要求的不断提高,迫使重金属废水处理工艺做出改革与升级。现有研究已证明高效、稳定、环境友好型的电去离子(Electrodeionization,EDI)技术用于低浓度重金属废水处理的可行性,但过程传质效率与膜堆结垢却阻碍了其工业推广。现有研究虽找出了影响传质与膜堆结垢的部分因素,但却未能将做出的改进进行有效组合,对膜堆内部的设计优化过于单一。 本文以现有研究结果为基础,从EDI膜堆结构设计出发,将加强过程传质与抑制膜堆结垢的有效手段进行合理组合,并在EDI膜堆浓水室填充一定体积比的阴阳离子树脂,通过浓水室内部结构的变化调整浓水室中水解离程度及阴阳离子迁移速率,并由阴阳树脂的交换作用使得浓水室溶液pH相对稳定,达到缓解浓水室结垢现象及提高重金属废水分离效果的目标。本文模拟典型的电镀漂洗含镍废水作为处理对象,考察并分析了过程操作条件及浓淡水室树脂填充模式对EDI性能的影响,在优化膜堆内部结构的基础上进行了EDI设备处理低浓度含镍废水的长期稳定性研究。具体研究如下： 1.EDI膜堆结构的设计。基于理论分析及前人对EDI膜堆所做的结构优化,...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 概述
    1.2 重金属废水概述
        1.2.1 重金属废水来源和危害
        1.2.2 重金属废水的排放标准
        1.2.3 重金属废水的处理方法
            1.2.3.1 化学法
            1.2.3.2 物理法
            1.2.3.3 生物处理法
            1.2.3.4 膜分离法
    1.3 EDI技术处理重金属废水的研究
        1.3.1 EDI技术的基本原理
        1.3.2 EDI技术用于制备超纯水
        1.3.3 EDI技术用于处理低浓度重金属废水
            1.3.3.1 膜堆运行模式
            1.3.3.2 过程特殊性
            1.3.3.3 重点研究方向
    1.4 课题研究意义与研究内容
        1.4.1 课题研究意义
        1.4.2 研究内容
第二章 实验装置、材料与分析检测方法
    2.1 EDI膜堆及工艺流程设计
        2.1.1 膜堆材料
            2.1.1.1 隔板与电极
            2.1.1.2 离子交换树脂
            2.1.1.3 离子交换膜
        2.1.2 EDI膜堆结构设计
            2.1.2.1 膜堆隔板流道
            2.1.2.2 树脂填充方式
            2.1.2.3 膜堆内部构造
        2.1.3 实验工艺流程
            2.1.3.1 EDI处理低浓度重金属废水膜堆工艺流程
            2.1.3.2 实验工艺流程与实验装置
    2.2 实验材料
        2.2.1 离子交换树脂
        2.2.2 离子交换膜
        2.2.3 实验试剂
        2.2.4 实验仪器
    2.3 水质分析与检测
    2.4 过程评价
第三章 淡水室填充阳离子交换树脂的EDI膜堆对重金属离子分离性能的研究
    3.1 前言
    3.2 树脂吸附与电再生
        3.2.1 实验装置
        3.2.2 实验过程
        3.2.3 结果与讨论
            3.2.3.1 穿透曲线
            3.2.3.2 电去离子过程
    3.3 EDI过程用于处理低浓度重金属废水
        3.3.1 实验内容与条件
        3.3.2 膜堆电压对EDI性能的影响
            3.3.2.1 实验条件
            3.3.2.2 膜堆电压对膜堆电流的影响
            3.3.2.3 膜堆电压对淡水室产水水质的影响
            3.3.2.4 膜堆电压对循环浓缩水水质的影响
            3.3.2.5 膜堆电压对电流效率的影响
        3.3.3 料液流量对EDI性能的影响
            3.3.3.1 料液流量对膜堆电流的影响
            3.3.3.2 料液流量对淡水产水水质的影响
        3.3.4 料液Ni²⁺浓度和pH值对EDI性能的影响
            3.3.4.1 料液Ni²⁺浓度对膜堆电流的影响
            3.3.4.2 料液Ni²⁺浓度对淡水产水水质的影响
            3.3.4.3 料液pH值对膜堆电流及淡水产水水质的影响
    3.4 本章小结
第四章 浓水室中不同的树脂填充方式对EDI处理重金属废水性能的影响
    4.1 前言
    4.2 实验装置
    4.3 实验内容与条件
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 浓水室中阴阳树脂体积比对膜堆电流的影响
        4.4.2 浓水室中阴阳树脂体积比对产水pH的影响
        4.4.3 浓水室中阴阳树脂体积比对浓缩水pH的影响
        4.4.4 浓水室中阴阳树脂体积比对淡水室产水及浓缩水Ni²⁺含量的影响
        4.4.5 最佳浓水室中阴阳树脂体积比
            4.4.5.1 物料平衡计算
            4.4.5.2 电流效率
            4.4.5.3 考察膜堆有无结垢
    4.5 小结
第五章 EDI长期稳定性研究
    5.1 实验装置和实验内容
    5.2 EDI长期稳定性探究
        5.2.1 膜堆电流与膜堆电阻随运行时间的变化
        5.2.2 淡水室产水Ni²⁺含量随运行时间的变化
    5.3 小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简介



本文编号：3833901