膜分离技术处理电镀废水的实验研究

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1、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介质

2、，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

3、价值金属，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：玻璃转子流量计(0～10

4、GPM)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配置料液所用的为RO产水，电导率小于3us/cm。2.4分

5、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所示。图2膜通量(J方程：膜的真

6、实截流率(2)式中。可知，随着运行压力(ΔP)增大，膜的透过量(J比值减小，同时由于k减小(k值正比于J.3.1.2浓缩倍数(n)对纳滤膜分离性能的影响纳滤浓缩实验采用1.5MPa的压力运行。实验料液按照电镀液配方自行配制，料液体积为50L。纳滤浓缩实验采用浓水回流方式。浓缩倍数是按照料液桶内剩余料液的体积与原始料液的体积比来确定。例如，料液桶内还剩下1/10料液时，即为浓缩10倍，取样测试。浓缩倍数对纳滤分离性能的影响曲线如图5、6、7所示。图5膜通量(Jg/L)浓缩液(mg/L)截留率膜通量(L/min

7、)Cu离子CODCu离子CODCu离子COD初始1.47153.2109.8356.798.66%57.05%1.732倍4.36192.7217.1656.397.99%70.64%1.614倍8.74274.7427.7103797.96%73.52%1.466倍16.89336.2661.14178097.45%81.11%1.408倍29.52418.2873.85232996.62%82.04%1.2810倍37.20487.91007.8254296.31%80.81%1.18由表1可知，在初始

8、状态时，料液Cu离子浓度为109.8mg/L，渗透液浓度为1.47mg/L，可以达标排放；料液浓缩10倍后，其浓度达到1007.8mg/L，透过液浓度为37.2mg/L。在初始状态时，料液COD值为356.7mg/L，渗透液浓度为153.2mg/L；浓缩10倍后，浓缩液COD为2542mg/L，渗透液浓度为487.9mg/L。3.2二级反渗透分离过程3.2.1运行压力(ΔP)对反渗透膜分离性能的影响压力实验采用全