环境工程论文-膜分离技术处理电镀废水的实验研究.doc

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1、环境工程论文-膜分离技术处理电镀废水的实验研究摘要：本文采用纳滤+反渗透两级处理系统浓缩回收电镀铜漂洗废水。实验结果显示：在ΔP=1.5MPa条件下进行浓缩，纳滤膜可以使料液浓缩近10倍。纳滤膜对Cu离子的截留率在96%以上，对COD的截留率在57%以上。在ΔP=3.0MPa条件下进行浓缩，反渗透膜可以使料液浓缩近10倍。反渗透膜对Cu离子的截留率在98%以上，对COD的截留率在67%以上。随着料液浓度的增加，纳滤膜和反渗透膜的截留率会降低。关键词：膜分离纳滤反渗透浓缩电镀废水 1.概述膜分离过程是以选择性透过膜为分离

2、介质，借助于外界能量或膜两侧存在的某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)，原料侧组分选择性地透过膜，从而达到分离、浓缩或提纯的目的。膜分离过程是物理过程，不会发生相变，其实质是两种不同物质的分离。目前，膜分离技术受到广泛的注意且发展迅速，已发展成为一种重要的分离方法，在水处理、化工、环保等方面得到了广泛的应用[1]。电镀废水一直是工业生产领域的一个重要污染源。电镀废水中污染物种类多，毒性大，危害严重；其中含有重金属离子或氰化物等，有些属于致癌、致畸或致突变的剧毒物质，对人类危害极大。另外，电镀废水含有大量的有价值金属

3、，如果处理不得当，排入自然体系既污染环境，又浪费资源。一般含电镀铜漂洗废水的含铜量在30～200mg/L左右，本文拟采用纳滤(NF)+反渗透(RO)的组合工艺对该废水进行浓缩，使浓缩液的铜离子浓度达到镀液的回用要求。2.实验部分2.1实验设备实验所用膜分离设备为自制设备，设备简图如图1所示1：50L不锈钢料液桶       2：进水球阀       3：柱塞泵头(美国CAT泵头)4：电机(美国ABB电机) 5：压力表(0～4MPa)6：2540不锈钢膜壳 7：浓水出口针阀 调节此针阀可以调节系统的运行压力 8：玻璃转子

4、流量计(0～10GPM)9：变频器 调节变频器可以调节电机转速，从而调节进水压力和流量10：排空球阀              11：循环冷却水出入口图1 实验装置简图2.2实验用膜纳滤膜   GE公司DK4040F型抗污染纳滤膜反渗透膜 GE公司SE4040F型抗污染反渗透膜2.3实验料液实验料液参照苏州某台湾电路板(PCB)生产商提供的料液组分自行配制。料液配方为Cu2+：甲醛：次亚磷酸钠=1：2：4(摩尔比)。料液主要参数如下：Cu离子浓度：109.8mg/LCOD：356.7mg/LpH：5.41配置料液所用的

5、为RO产水，电导率小于3us/cm。2.4分析方法铜离子的测定采用二乙氨基二硫代甲酸钠分光光度法。CODCr的测定采用重铬酸钾法，按GB119141989进行。3.实验结果与分析本文考察了压力、温度、pH值和运行时间对膜分离效果的影响。3.1一级纳滤分离过程3.1.1运行压力(ΔP)对纳滤膜分离性能的影响压力实验采用全回流方式，即浓水和产水全部回到料液桶，并打开循环冷却水，保证料液的浓度和温度恒定。在恒定的电机频率下，调节浓水针阀，可以使系统在不同的压力状态下运行。运行压力(ΔP)对纳滤分离性能的影响曲线如图2、3、4

6、所示。              图2膜通量(Jw)随压力(ΔP)变化曲线图3Cu离子截留率(R1)随压力(ΔP)变化曲线图4COD截留率(R2)随压力(ΔP)变化曲线由图2可见，随着操作压力(ΔP)提高，纳滤产水通量(Jw)几乎呈线性增加。根据优先吸附——毛细孔流模型[3]：                         　　　　              (1)可知，膜透过量(Jw)和运行压力(ΔP)呈线性关系。因此增加操作压力(ΔP)，膜透过量(Jw)则呈线性增加。由图3可知，Cu离子截留率(R1)会随着压力(

7、ΔP)增大而提高。当压力超过1.5MPa时，Cu离子截留率(R1)随压力增大(ΔP)而降低。由非平衡热力学模型的Spiegler-Kedem方程：膜的真实截流率                           (2)式中 。可知，随着运行压力(ΔP)增大，膜的透过量(Jw)不断增大，F值减小，膜的真实截留率R’也随之增大。式中  设则膜的表征截留率为(3)结合式(2)和(3)，从式中不难看出，当运行压力(ΔP)增大，膜的真实截留率R’增大。当R’增大时，cp/cm比值减小，同时由于k减小(k值正比于Jw的0.81次

8、方)，导致R值上升。因此，表征截留率R也随着真实R’的增大而增大。当压力超过1.5MPa时，Cu离子截留率(R1)随压力增大而降低。这一现象可以作如下解释：当压力大于15MPa时，膜面溶液流速降低，Cu离子向“滞流层”扩散的速度加快，导致“滞流层”的厚度和浓度增加，根据固定电荷模型(TMS)的原理，膜边界层的电解质浓度，膜面的有效