纳滤/反渗透膜技术处理高盐废水及高浓度重金属废水的研究

摘要

随着工业化进程的加快，重金属废水对环境造成的污染日益严重，已经严重威胁到了人类的健康。钢铁冶金企业是用水量非常大的企业，也是重金属废水排放量较大的企业。重金属废水经传统化学法处理后往往存在处理不彻底，处理后的废水含大量的Cl-、SO42-、Na+等导致出水电导率较高，对水生环境会有一定危害。膜分离技术是应用于水处理的高新技术，其主要优点是不需添加药剂，清洁高效、工艺流程简单，且通过多级膜的处理，可以对废水中有价资源进行回收，产水可以循环再利用。本文采用纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）对这类高盐废水以及轧钢生产工艺过程的酸性高浓度重金属废水进行了分离研究。
　　利用高浓度的NaCl溶液和Na2SO4溶液模拟高盐废水，考察NF/RO膜截留效果及影响因素，结果表明：两种膜受pH影响较大，废水酸性越强，膜对盐的截留率越低，但是碱性条件下，膜对盐的截留率维持在较好水平；操作压力改变，淡水出水压力同时改变，整体驱动力维持恒定，膜截留率没有明显影响；NF/RO膜对Na2SO4的截留效果要优于对NaCl的截留。NF膜主要截留Na2SO4，对NaCl只有20％~30%的截留。RO膜对Na2SO4和NaCl都有较高的截留率。
　　利用NF-RO二级膜串级联用处理含铬、铅、铜、锌的高浓度酸性重金属废水，考察膜对各金属离子的截留率及影响因素，结果表明：NF/RO膜对金属离子的截留率随其浓度的增加而略有降低；高浓度废水（各金属离子浓度为50~100mg/L）经NF膜处理后，废水中各金属离子含量降低到10~30mg/L范围内；将这一浓度范围内的重金属废水进RO膜进行深度处理，发现即使Cr3+、Pb2+、Cu2+、Zn2+的浓度均高达30mg/L时，膜对其都有较好的截留效果，截留率分别为99.8%、97.0%、97.8%和97.9%。RO膜淡水中，除Cu2+的浓度只达到了《国家污水综合排放标准 GB8978-1996》中的二级指标要求外，其他三种重金属离子的出水浓度均符合一级标准指标要求。
　　研究表明，RO膜对金属离子的截留率不仅与所去除的金属离子价态、离子半径、水合半径有关，还与离子在水中的表观浓度有关。膜对高价态金属离子的截留率大于低价态的离子截留率；离子浓度较低时，离子半径是影响截留率的主要因素；离子浓度较高时，离子水合半径是影响截留率的主要因素；离子浓度为中等时，离子半径与离子水合半径共同影响膜对金属离子的截留效果。

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第1章 绪 论

1.1 重金属废水的来源及污染现状

1.2 重金属废水的常用处理方法

1.3 新型膜分离技术

1.4 课题背景及研究意义

1.5 本课题主要研究内容

第2章 实验材料、仪器和实验设备

2.1 实验用药品

2.2 实验用主要仪器及设备

2.3 实验用废水

2.4 实验装置

2.5 检测标准及分析方法

第3章 纳滤膜对高盐废水的分离研究

3.1 高盐废水的来源

3.2 实验原理

3.3 实验流程图

3.4 实验方法

3.5 结果与讨论

3.6 本章小结

第4章 反渗透膜对高盐废水的分离研究

4.1 实验原理

4.2 实验方法

4.3 实验流程图

4.4 模拟实验废水的配制

4.5 结果与讨论

4.6 本章小结

第5章 纳滤膜处理高浓度酸性重金属废水的研究

5.1 废水来源

5.2 实验原理

5.3 实验方法

5.4 结果与讨论

5.5 本章小结

第6章 反渗透膜处理中低浓度酸性重金属废水的研究

6.1 实验原理

6.2 实验方法

6.3 结果与讨论

6.4 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 创新点

7.3 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文