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胶团强化超滤法处理含铅废水工艺研究

2020-12-13阅读(471)

胶团强化超滤法处理含铅废水工艺研究

论文摘要

工业生产过程中会产生大量的含铅废水,而Pb2+对人体危害极大,必须采取措施从废水中去除Pb2+。胶团强化超滤（MEUF）工艺是一种新兴的从废水中高效去除重金属的方法,但是其存在表面活性剂用量大、渗透出水中表面活性剂含量高等问题,严重制约着其工业化应用进程,基于此,本论文采用复配体系和实现表面活性剂的回用来达到减少十二烷基硫酸钠（SDS）用量并降低出水中SDS浓度的目的。基于SDS的MEUF工艺研究确定了25℃纯水中SDS的临界胶团浓度（CMC）为9mM。处理含Pb2+浓度为5mg/L模拟废水时,最佳工艺条件为:进料液在搅拌器下搅拌30min并静止3h,进水SDS浓度为9mM,不调节溶液pH,在0.07MPa膜操作压力下采用单级无循环连续错流式操作模式运行超滤膜组件,运行时间为18min,此时MEUF各项指标达到稳定,渗透液中Pb2+达到污水综合排放标准。为了降低SDS用量,选用两种非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚（NP10）和聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯（Tween80）同SDS复配,发现Tween80/SDS复配体系在表面活性剂用量较少的情况下性能优于NP10/SDS复配体系,所以确定最佳的复配体系为SDS浓度为1mM,Tween80/SDS摩尔复配比为0.05,此时胶团相对稳定,溶液Zeta电位值达到-32.23mV。实验采用化学沉淀法降低渗透液中SDS的含量,确定最佳的CaCl2/SDS摩尔比为0.9,此时SDS去除率达到了87.62%,SDS浓度为19.18mg/L,达到了污水综合排放标准第二类污染物三级标准;采用化学沉淀再生法实现了浓缩液中SDS的沉淀和再生,在CaCl2/SDS摩尔比为0.9时,SDS沉淀率达到89.26%,而浓缩液中Tween80和Pb2+浓度基本不变,实现了浓缩液中SDS同Pb2+较好的分离;确定最佳的Na2CO3/Ca(C12H25SO4)2摩尔比为4,此时溶液中SDS浓度达到1.285mM, Ca(C12H25SO4)2的再溶率达到91.26%;全过程SDS的再生率达到81.46%,且再生的SDS性质未变,回用于MEUF工艺的效果良好,Pb2+的截留率达到99.3%。本论文明确了不同清洗剂的作用,四种清洗剂对Pb2+的清洗能力强弱顺序为NaOH>HNO3>NaOCl>H2O,对SDS的清洗能力强弱顺序为NaOCl>HNO3>H2O>NaOH,对膜的渗透通量恢复能力强弱顺序为HNO3>H2O>NaOH>NaOCl;本论文综合四种清洗剂的特点,设计了最佳清洗流程,在基于SDS的MEUF工艺中可以实现对膜污染的完全清洗,渗透通量恢复率达到99.17%,在基于最佳复配体系的MEUF工艺中,最佳清洗流程可以使渗透通量恢复率达到87%。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景及研究的目的和意义
  • 1.1.1 课题背景
  • 1.1.2 研究的目的和意义
  • 1.2 含铅废水来源及处理研究现状
  • 1.2.1 含铅废水的主要来源及其危害
  • 1.2.2 含铅废水的主要处理工艺
  • 1.2.3 含铅废水处理工艺的主要问题
  • 1.3 表面活性剂概述
  • 1.3.1 表面活性剂定义
  • 1.3.2 表面活性剂分类
  • 1.3.3 表面活性剂胶束
  • 1.3.4 表面活性剂的复配
  • 1.3.5 实验所用表面活性剂简介
  • 1.4 胶团强化超滤技术概况
  • 1.4.1 MEUF基本原理
  • 1.4.2 MEUF的国内外研究进展
  • 1.4.3 MEUF工艺渗透液和浓缩液中SDS的处理方法
  • 1.5 膜通量下降原因分析及膜清洗
  • 1.5.1 膜通量下降原因分析
  • 1.5.2 膜的清洗与再生
  • 1.5.3 实验所用的主要清洗剂简介
  • 1.6 本课题研究的主要内容
  • 1.6.1 基于SDS的胶团强化超滤处理含铅废水
  • 1.6.2 基于复配表面活性剂的胶团强化超滤处理含铅废水
  • 1.6.3 渗透液和浓缩液中表面活性剂的处理和回用
  • 第2章 实验材料和方法
  • 2.1 实验材料
  • 2.1.1 超滤装置
  • 2.1.2 仪器与试剂
  • 2.2 实验方法
  • 2.2.1 SDS临界胶团浓度的测定
  • 2.2.2 基于SDS的胶团强化超滤处理含铅废水工艺研究
  • 2.2.3 基于复配的胶团强化超滤处理含铅废水工艺研究
  • 2.2.4 渗透液和浓缩液中表面活性剂的处理和回用
  • 2.2.5 膜的清洗方法
  • 2.2.6 分析方法
  • 第3章 基于SDS的胶团强化超滤处理含铅废水
  • 3.1 引言
  • 3.2 SDS临界胶团浓度的测定
  • 3.2.1 结果分析与讨论
  • 3.3 基于SDS的胶团强化超滤处理含铅废水工艺研究
  • 3.3.1 进水SDS浓度对MEUF的影响
  • 3.3.2 运行时间对MEUF的影响
  • 2+浓度对MEUF的影响'>3.3.3 进水Pb2+浓度对MEUF的影响
  • 3.3.4 操作压力对MEUF的影响
  • 3.3.5 进水pH值对MEUF的影响
  • 3.4 清洗工艺研究
  • 3.4.1 不同清洗剂对膜的清洗效果
  • 3.4.2 清洗流程对膜的清洗效果
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 基于复配表面活性剂的胶团强化超滤处理含铅废水
  • 4.1 引言
  • 4.2 复配胶团强化超滤工艺研究
  • 4.2.1 NP10 同SDS复配的胶团强化超滤工艺研究
  • 4.2.2 Tween80 同 SDS 复配的胶团强化超滤工艺研究
  • 4.2.3 最佳复配条件
  • 4.3 胶团的稳定性研究
  • 4.4 清洗流程对复配体系膜污染的清洗效果研究
  • 4.4.1 清洗流程对溶质组分的清洗效果
  • 4.4.2 清洗流程对膜渗透通量的恢复效果
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 渗透液和浓缩液中表面活性剂的处理和回用
  • 5.1 引言
  • 5.2 化学沉淀法处理渗透液中表面活性剂
  • 5.2.1 实验基本原理
  • 2/SDS摩尔比对渗透液中表面活性剂的去除'>5.2.2 CaCl2/SDS摩尔比对渗透液中表面活性剂的去除
  • 5.3 化学沉淀再生法回用浓缩液中表面活性剂
  • 5.3.1 实验基本原理
  • 2/SDS摩尔比对浓缩液中组分的去除'>5.3.2 CaCl2/SDS摩尔比对浓缩液中组分的去除
  • 2CO3/Ca(Cl2H25SO4)2 摩尔比对SDS回收的影响'>5.3.3 Na2CO3/Ca(Cl2H25SO4)2摩尔比对SDS回收的影响
  • 5.3.4 再生SDS回用效果评价
  • 5.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
  • 致谢

    • 相关论文文献

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