纳滤去除水中微量铅的研究

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1、纳滤去除水中微量铅的研究注：本文是江苏省环境保护科技发展基金项目，典型行业污泥重金属污染源解析与预警体系研究铅的工业污染来自矿山开采、冶炼、橡胶生产、染料、印刷、陶瓷、铅玻璃、焊锡、电缆及铅管等生产废水和废弃物。铅对人体有多个方面的危害：一是慢性中毒，长期接触铅及其化合物会导致心悸，易激动，血象红细胞增多，铅侵犯神经系统后，出现失眠、多梦、记忆减退、疲乏，进而发展为狂躁、失明、神志模糊、昏迷，最后因脑血管缺氧而死亡；二是致癌、致突变，对人来说铅是一种潜在性泌尿系统致癌物质，而且会对人体dna造成不同程度的损伤；三是

2、急性中毒，人体如果短时间内摄入大量铅则会胃疼，头痛，颤抖，神经性烦躁，在最严重的情况下，可能人事不省，直至死亡。更为严重的是，铅慢性中毒的初期症状很不明显，血液铅浓度如果低于一定浓度则毫无症状，因此发病的时候往往中毒已经很深，尤其是对儿童危害甚大。[1]因此，世界各国都对水中铅的含量进行了严格规定，我国国家饮用水卫生标准规定的安全浓度为10μg/l。目前去除水中铅的主要方法包括离子交换、沉淀过滤和生物吸附等方法。[2]纳滤技术作为一种较为新型的水处理技术，具有操作方便，能耗低，无需添加药剂等多种优点。本章的主要工作

3、就是将纳滤技术应用于水中铅的去除，测试自制膜，海德能esna1纳滤膜和陶氏nf200纳滤膜对微量铅的去除效果，以期为铅污染较为严重的地区的用水安全提供一定的技术支持。1试验部分1.1试验材料和设备以下为本章试验所用试剂和设备表1-1试验所用试剂table1-1materialsandreagents原料名称化学式或缩写规格产地硝酸铅pb(no3)a.r北京化工厂铅标准液——1000mg/l环保部标准物质研究所硝酸hno3a.r北京化工厂氢氧化钠naoha.r北京化工厂表1-2试验所用设备table1-2equipm

4、entsandinstruments仪器名称型号生产厂家电子天平bs110s北京赛多利斯天平有限公司电热恒温鼓风干燥箱dhg-9053a上海精宏实验设备有限公司纳滤测试装置——自制原子吸收分光光度计aa-6300日本shimadzu公司r公司表1-3试验所用纳滤膜table1-3nanofiltrationmembranesusedinexperiments纳滤膜生产商膜材料工作压力(mpa)500ppmcacl2截留nf自制芳香聚酰胺0.53-5%esna1nitto芳香聚酰胺0.550-55%nf200film

5、tec哌嗪聚酰胺0.550-60%1.2试验与分析方法试验方法：本试验所用料液为实验室配制的模拟料液，分析纯的硝酸铅固体溶于一定量去离子水中，配制成1mg/l的pb(ⅱ)储备溶液，使用时稀释成所需浓度即可。试验使用的料液浓度范围在20—100μg/l。纳滤测试装置如图1-1，所有纳滤膜使用之前在1mpa压力下预压半个小时。图1-1纳滤测试装置fig.1-1schemeoftheexperimentalsetup.分析方法：料液和渗滤液pb(ⅱ)采用石墨炉原子吸收分光光度法进行检测。截留率和水通量计算如下。膜通量为单

6、位时间单位膜面积通过的水的体积，计算公式为：（1）式中v为渗透液体积，l；s为有效膜面积，m2；δt为运行时间，h。截留率计算公式为：(2)式中cf为原料液浓度，cp为透过液浓度。2结果讨论2.1三种纳滤膜的截留率对比配制60μg/l浓度的pb(ⅱ)料液进行三种膜的截留率对比试验，运行压力0.5mpa，温度25℃，ph≈7，试验结果如图2-1所示。结果表明只有nf200纳滤膜对pb(ⅱ)的截留效果较好，约为80%左右，而自制膜和esna1纳滤膜的截留效果都较差，尤其是自制膜，对pb(ⅱ)几乎没有截留能力，esna1

7、的截留率也只有60%左右。两种商业膜的截留率远高于自制膜还有一个原因，就是自制膜的孔径较大，截留分子量较高，从表5-3可以看出，三种纳滤膜对分子量较低的二价阳离子ca2+的截留效果更差，说明纳滤膜对阳离子的截留还受筛分效应的影响，因此孔径较小的纳滤膜截留效果更好。图2-1三种纳滤膜对pb(ⅱ)的截留fig.2-1rejectionofpbwithself-preparedmembrane,esna1membraneandnf200membrane本文后续工作主要采用esna1和nf200两种商业膜进行试验，测试料液

8、浓度、运行压力和ph值对pb(ⅱ)截留效果的影响。2.2料液浓度对pb(ⅱ)截留效果的影响配制不同pb(ⅱ)浓度的料液进行纳滤试验，运行压力均为0.5mpa，温度控制为25℃，ph≈7，实验结果如图2-2所示。从图2-2可以看出，esna1纳滤膜和nf200纳滤膜对pb(ⅱ)的截留率随料液浓度增加基本没有明显变化，分别维持在80%和60%左右。同样pb2+浓