膜分离技术在电镀废水处理中的实验研究及应用前景

膜分离技术在电镀废水处理中的实验研究及应用前景

膜分离技术处理电镀废水的实验研究膜分离过程采用选择性渗透膜作为分离介质，借助于膜两侧的外界能量或某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)，使原料侧的组分选择性透过膜，从而达到分离、浓缩或净化的目的。膜分离过程是一个物理过程，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关注并迅速发展，已发展成为一种重要的分离方法，广泛应用于水处理、化工、环保等领域[1]。电镀废水一直是工业生产领域的重要污染源。电镀废水中污染物种类繁多，毒性大，危害性大，其中不乏重金属离子或富集物，有些是具有致癌、致畸或致突变作用的剧毒物质，对人体危害极大。此外，电镀废水中含有大量的有价金属，若不进行妥善处理，排入自然系统不仅会污染环境，还会浪费资源。一般电镀铜漂洗废水中铜含量约为30-200mg/L。本文提出采用纳滤（NF）+反渗透（RO）组合工艺对废水进行浓缩，使浓缩液中铜离子浓度满足镀液回用要求。 2.实验部分 2.1实验设备 实验所用的膜分离设备为自制设备，设备示意图如图1所示 150L不锈钢药液桶 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 此针阀可调节系统的工作压力 8：玻璃转子流量计(0~10GPM) 9：变频器调节 变频器可调节电机转速，从而调节进水压力和流量 10：排空球阀 11：循环冷却水进出水 图1 实验装置示意图 8752.2 实验膜 纳滤膜 GE公司国标抗污染纳滤膜 反渗透膜 GE公司型抗污染反渗透膜 2.3实验进料 实验进料为参考苏州某台湾电路板（PCB）厂家提供的料液组分配制。

料液配方为Cj+：甲醛：次磷酸钠=1：2：4（摩尔比）。料液主要参数如下：Cu离子浓度：109.8mg/LpH：5.41料液采用RO产水配制，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氨基甲酸钠分光光度法。COD的测定采用重铬酸钾法，按GB/-2008进行。3.实验结果与分析本文考察了压力、温度、pH值、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 操作压力（△P）对纳滤膜分离性能的影响 压力实验采用全回流模式，即浓水和产水全部返回料液桶，开启循环冷却水，保证料液浓度和温度恒定。在恒定的电机频率下，调节浓水针阀，使系统在不同压力状态下运行。操作压力（△P）对纳滤分离性能的影响曲线如图2、图3、图4所示。 图2 膜通量（JJ）随压力（AP）的变化曲线 图3 Cu离子保留率（R）随压力（△P）的变化曲线 图4 COD保留率（R）随压力（AP）的变化曲线 从图2可以看出，随着操作压力（AP）的增加，纳滤水通量（Jw）几乎呈线性增加。根据优先吸收W-毛细管流模型[3]：操作压力（△”）MPa，可以看出，膜渗透量（Jw）与操作压力（AP）呈线性关系。

因此随着操作压力（△P）的增大，膜渗透量（Jw）呈线性增大。由图3可知，Cu离子截留率（R）随压力（AP）的增大而增大，当压力超过1.5MPa后，Cu离子截留率（R）随压力（△?）的增大而降低。由非平衡热力学模型的Kedem方程可知：膜的真实截留率为A=1--=rate·，（2）式中尸=then-4.-by/）。可以看出随着操作压力（△?）的增大，膜渗透量（Jw）继续增大，F值减小，膜的真实保留率R'也增大。设膜的特征保留率为公式式中结合公式（2）和公式（3），从公式中不难看出，当操作压力（4力）增大时，膜的真实保留率R'增大。当R增大时，cp/cm比值减小，同时由于k减小（k值与Jw的0.81次方成正比），R值增大。因此，特征保留率R也随着真实R的增大而增大。当压力超过1.5MPa后，Cu离子保留率（R）随压力的增大而减小。这种现象可以解释为：当压力大于15MPa后，膜表面溶液的流速减小，Cu离子向“滞留层”的扩散速率为加速，导致“滞留层”厚度和浓度增加。根据固定电荷模型（TMS）的原理，膜边界层电解质浓度减小，膜表面有效电荷密度与溶液浓度的比值S减小[2]。根据