本论文综述了重金属废水现状,常见的重金属废水处理方法以及膜蒸馏技术及其在重金属废水领域的应用。文献综述结果表明,膜蒸馏技术是一种新型膜分离技术,以PTFE为膜材料,以中空纤维膜制作膜组件,以VMD和AGMD为操作类型是目前膜蒸馏研究的热点。膜蒸馏浓缩金属离子溶液的研究以及用于溶液中酸回收的研究表明了膜蒸馏技术在酸性重金属废水领域具有良好的应用前景。本论文选择PTFE中空纤维膜和管式膜作为膜蒸馏用疏水膜,首先对两种膜的孔径、壁厚等基本性能进行了测试,然后展开膜蒸馏处理酸性重金属溶液的研究。在PTFE中空纤维膜方面,考察了操作类型(DCMD、VMD)、进液方式(管程式和壳程式)、金属离子(Zn、Ni、Cu、Ca)、pH及EDTA对膜蒸馏浓缩重金属溶液过程的影响。研究结果表明,DCMD将含铜锌镍三种金属离子的溶液浓缩5倍,运行稳定但通量仅为3.0 kg·m-2·h-1。管程式VMD膜通量可达12 kg·m-2·h-1,但6小时内电导率上升至800μS·cm-1。壳程式VMD通量是管程式的1/2左右,但产水电导率更为稳定。溶液pH值在0~2之间,pH值对膜通量无明显影响,但随pH值降低,产水电导率升高。溶液中Ca2+对膜通量和产水电导无明显影响,CaSO4饱和析出时会导致膜通量衰减。EDTA会加速疏水膜的亲水化进程,影响产水质量。在PTFE管式膜方面,采用AGMD的操作类型进行重金属溶液浓缩研究。首先选用盐水对各管式膜进行膜性能测试,然后考察了金属离子(Zn、Ni、Cu、Ca、Cr(VI)、Fe(III))、p H及EDTA对膜蒸馏浓缩过程的影响。结果表明,孔径最小且壁厚最大的Y40管式膜虽然平均通量约为3.0 kg·m-2·h-1,但具有更好的耐酸性和工艺稳定性。Cr(VI)、Fe(III)对管式膜浓缩重金属溶液未见显著规律性影响。pH值被进一步证明为影响膜蒸馏性能的最显著的因素。EDTA对膜润湿有一定强化作用。最后选择性能最佳的Y40管式膜和合适的操作条件进行了实际电镀废水浓缩试验,将实际废水浓缩近10倍的情况下,产水电导率仍维持在60μS·cm-1以内,150小时内膜蒸馏运行稳定。本论文最后对实验前后的膜材料进行表征,主要分析膜表面沉积物形态及其对膜污染的影响机理、膜孔径变化、膜材料物相变化、膜疏水性变化以及膜力学性能变化。研究结果表明,中空纤维膜内外表面微观结构差异是VMD两种进液方式性能差别的根本原因,管程式膜内表面晶体经检测为硫酸铜。管式膜的沉积物粘附截留在膜表面,处理实际废水时的沉积物主要为钙盐及硅酸盐。膜材料的物相在膜蒸馏过程中没有变化,但实验后各膜的孔径均出现不同程度的增大。红外光谱测试显示了一些新的弱羟基吸收峰的出现,但各膜表面疏水性均未出现下降。抗拉强度测试表明,中空纤维膜和Y40管式膜材料实验前后的力学性能基本无变化。上述表征测试结果表明,PTFE疏水膜在酸性重金属溶液膜蒸馏过程中展现出良好的性能稳定性。