絡(luò)合—超濾耦合新技術(shù)及過(guò)程模擬研究.pdf

1、本文研究聚電解質(zhì)絡(luò)合一超濾耦合新技術(shù)，采用聚丙烯酸鈉選擇性絡(luò)合重金屬離子，通過(guò)聚砜中空纖維超濾膜實(shí)現(xiàn)分離。在揭示金屬離子及聚電解質(zhì)溶液超濾行為的基礎(chǔ)上，圍繞絡(luò)合體系截留特性、金屬離子選擇性分離、絡(luò)合物解離等方面，系統(tǒng)探討絡(luò)合一超濾耦合過(guò)程的參數(shù)優(yōu)化、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)行為和數(shù)學(xué)模型，并考察在低濃度含銅線(xiàn)路板工業(yè)廢水中的應(yīng)用。 1、金屬離子溶液超濾行為。在金屬離子溶液超濾過(guò)程中，系統(tǒng)研究了超濾膜的電性能，并考察流動(dòng)電位與膜滲透性、離子傳遞

2、之間的相互關(guān)系。結(jié)果表明，在Na<'+>或K<'+>、Ca<'2+>或Mg<'2+>、A1<'3+>溶液中，膜等電點(diǎn)分別為2.9±0.1、3．5±0.1、3.8±0.1。在等電點(diǎn)處，膜滲透性達(dá)到最大值。金屬離子截留系數(shù)隨流動(dòng)電位增大而增大。對(duì)重金屬離子而言，膜對(duì)其親和能力順序?yàn)镠g<'2+>>Cu<'2+>>Cd<'_2+>。 2、聚電解質(zhì)溶液超濾特性?？疾觳僮鲄?shù)對(duì)聚電解質(zhì)超濾過(guò)程的影響，探討聚電解質(zhì)在超濾膜表面吸附機(jī)理，進(jìn)而

3、建立膜污染阻力模型。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH<4.5時(shí)，聚電解質(zhì)在膜表面吸附明顯，導(dǎo)致膜通量顯著降低。聚丙烯酸鈉在膜表面吸附動(dòng)力學(xué)符合擬二級(jí)速率方程，吸附等溫線(xiàn)可采用Langmuir方程描述。在高pH及低pH值下，膜總阻力分別取決于膜自身阻力R<,m>和不可逆污染阻力R<,f>；而在整個(gè)pH范圍內(nèi)，可逆及不可逆濃差極化層阻力R<,p,r>、R<,p,ir>影響不大。 3、聚電解質(zhì)絡(luò)合一超濾耦合過(guò)程。研究絡(luò)合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和聚電解質(zhì)絡(luò)合容量，

4、優(yōu)化耦合過(guò)程操作參數(shù)，并對(duì)兩相模型予以修正。所得結(jié)論為，在優(yōu)化的操作條件下，ng<'2+>、Cu<'2+>和Cd<'2+>絡(luò)合平衡時(shí)間分別為25、40和50min，絡(luò)合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)符合擬一級(jí)速率方程，聚丙烯酸鈉PAASS對(duì)Hg<'2+>、Cu<'2+>和Cd<'2+>絡(luò)合容量分別為1．0、0.05和0.033 gmetal／g PAASS。對(duì)計(jì)算截留系數(shù)的兩相模型進(jìn)行多項(xiàng)修正后，模擬值與實(shí)驗(yàn)值能更好地吻合。 4、聚電解質(zhì)絡(luò)合一超濾

5、耦合選擇性分離金屬離子。比較單一及混合金屬離子溶液截留行為，優(yōu)化操作參數(shù)，研究混合體系金屬離子的選擇性分離。結(jié)果表明，pH值和負(fù)載比LR對(duì)分離效果影響明顯。在pH=5時(shí)，控制Hg<'2+>和Cd<'2+>混合體系LR=1.5，選擇性分離系數(shù)S為227；對(duì)于三種混合離子的情況，先控制LR=2，可得到Hg<'2+>對(duì)Cu<'2+>、Cd<'2+>的S值分別為185、229，然后調(diào)節(jié)LR=0.033，此時(shí)Cu<'2+>對(duì)Cd<'2+>的S值也

6、能達(dá)到97。 5、金屬離子一聚電解質(zhì)絡(luò)合物解離行為。以解離動(dòng)力學(xué)為出發(fā)點(diǎn)，研究聚電解質(zhì)絡(luò)合物解離和重金屬洗滌，探討解離過(guò)程污染膜的清洗效果。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與銅及鎘絡(luò)合物解離相比，汞絡(luò)合物解離是一個(gè)緩慢的動(dòng)力學(xué)過(guò)程且解離程度低。當(dāng)pH=2.5時(shí)，銅、鎘的洗脫率能達(dá)到94.9％、95.6％，而汞的洗脫率僅為45.7％。采用堿性NaCIO和HN03分別對(duì)污染膜進(jìn)行清洗，可使膜性能有效恢復(fù)。 6、絡(luò)合一超濾耦合技術(shù)處理工業(yè)廢水。以低