電去離子技術(shù)及“電去離子-納濾”膜集成過程處理低濃度重金屬廢水的研究.pdf

1、電去離子技術(shù)（Electrodeionization，EDI）技術(shù)是結(jié)合離子交換膜與離子交換樹脂，在直流電場作用下實現(xiàn)連續(xù)去離子操作的一種復(fù)合分離過程。它能夠在無需化學(xué)酸堿再生的條件下，對低濃度溶液中的離子進(jìn)行深度脫除與濃縮，具有高效、連續(xù)運行、環(huán)境友好等顯著優(yōu)點。現(xiàn)有的研究已證明了EDI處理低濃度重金屬廢水的可行性，但仍難以徹底避免過程中的重金屬氫氧化物沉淀，裝置運行的穩(wěn)定性也有待提高。
　　 本文在課題組既有工作基礎(chǔ)上，首先

2、通過在EDI的極水室填充樹脂，考察其對極水室結(jié)垢狀況及分離性能的影響。結(jié)果表明，實驗條件下，極水室填充樹脂后膜堆的水解離電壓由6V提高到10V，對應(yīng)的極限電流從0.213A提高到0.421A。對于含Ni2+離子50mg/L的NiSO4溶液，EDI濃縮產(chǎn)品水Ni2+濃度達(dá)到14224mg/L，濃縮倍數(shù)達(dá)到280倍；淡水中Ni2+濃度為3.45mg/L，其脫除率為93％。研究發(fā)現(xiàn)，極水室填充樹脂，能減輕結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生，避免離子還原，同時增大

3、膜堆的極限電流。
　　 其后，通過在EDI的淡水室和濃水室中采取相同的樹脂填充策略，構(gòu)成倒極電去離子(EDIR)過程，并將之用于含Cu2+、Ni2+雙組份重金屬廢水的處理。結(jié)果表明，在周期性倒換電極的操作模式下，EDIR能夠有效防止隔室中的重金屬氫氧化物結(jié)垢沉淀，從而使得過程可以在較高的膜堆電壓下運行以提高分離效率。實驗表明，EDIR處理含Cu2+、Ni2+雙組份重金屬溶液時，當(dāng)原水進(jìn)水Ni2+和Cu2+離子濃度分別為30mg·

4、L-1、20mg·L-1，40mg·L-1、40mg·L-1和50mg·L-1、50mg·L-1時，其淡水出水銅、鎳離子含量均能達(dá)到國家對于廢水中銅、鎳的排放標(biāo)準(zhǔn)。EDIR對于原水中重金屬離子的分離效率均在98%以上，濃縮水中Cu2+和Ni2+的濃縮倍數(shù)分別為50～70倍和70～100倍。
　　 進(jìn)一步地，本文采用自制大規(guī)格EDI隔板，組裝了噸級規(guī)模的EDI膜堆裝置，并結(jié)合納濾(NF)膜技術(shù)構(gòu)成“EDI/EDI/NF”膜集成過程