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胶团强化超滤（Micellar-enhanced ultrafiltration,MEUF）是一种将表面活性剂胶团的吸附特性和超滤膜的截留特性相结合的新型水处理技术，对重金属废水有良好的处理效果。但是传统的MEUF应用过程中存在的表面活性剂用量偏大且渗透液中残留物质的二次污染的问题，限制了MEUF技术在实际重金属废水处理中的推广应用。本论文采用低于临界胶团浓度（Critical micelle concentration，CMC）的强化超滤-泡沫分离处理含镉废水，在表面活性剂用量低于临界胶团浓度的情况下，实现重金属离子的低压膜滤和高效去除。研究以SDS、Tritonx-100/SDS为表面活性剂体系，用低于CMC的强化超滤技术处理含镉废水，系统地研究了各个控制因素对超滤分离效能的影响，并从表面活性剂在溶液相、膜面污染层以及浓差极化层中的吸附聚集规律阐述了该方法对镉离子的截留机制；然后对超滤渗透液进行简单的曝气形成泡沫分离工艺（Foam fractionation,FF），深度处理渗透液，优化泡沫分离过程的控制条件，最后对MEUF-FF组合工艺对含镉废水的分离效能及最小SDS用量控制进行相应的分析。本研究利用表面活性剂在固体膜材料表面的吸附和跨膜压力下的膜浓差极化作用，使得在低于临界胶团浓度下的强化超滤成为可能。同时，通过在超滤后续增加曝气，有效提高表面活性剂的利用率，在达到相同的出水要求下，显著减少表面活性剂的用量。
论文的第1部分对低于CMC的SDS溶液特征及其在膜面的吸附进行了研究。考察了进料液中的其他物质对SDS在溶液中的聚集规律和在膜面的静态吸附的影响。研究结果显示，Cd2+和Tritonx-100加入SDS溶液后，其表面张力发生明显下降，Cd2+和Tritonx-100的存在促进了溶液中SDS胶团的形成，并使SDS胶团的zeta电位增加。此外，Cd2+和Tritonx-100还可以促进SDS在膜面的静态吸附，而且在静态条件下，SDS主要在膜面产生吸附，在膜孔处的吸附程度较低。
论文的第2部分对低于CMC的强化超滤处理含镉废水的效能及机制进行了研究。在低于CMC条件下（SDS浓度区间0.05mmol/L-8mmol/L），考察了各操作条件对超滤分离效能的影响。并深入分析了SDS在膜面污染层中的聚集行为及Cd2+的截留机制。研究结果显示，当SDS浓度仅为4mmol/L时，Cd2+的截留率可以达到90%以上。Tritonx-100/SDS形成的复配体系则进一步提高了Cd2+的截留率。Cd2+浓度，SDS浓度，膜的截留分子量和Tritonx-100/SDS的摩尔比都会对MEUF的分离效果产生明显的影响。一般吸附模型和Hermia的堵塞模型的拟合结果显示，SDS在低浓度时，吸附聚集在膜表面污染层中，在高浓度时则会发生不同类型的堵塞，污染层中的SDS聚集体的存在是Cd2+在低于CMC强化超滤过程中被截留的重要原因。
论文的第3部分对含镉废水错流超滤处理过程的浓差极化现象及其作用进行了相关研究，考察了操作压力和错流过滤速度对错流超滤的分离效能的影响以及浓差极化的特征参数。研究结果显示，操作压力和错流过滤速度对浓差极化程度及Cd2+的截留率有一定的影响。浓差极化阻力在总过滤阻力中占较大比例，且SDS在浓差极化层中的浓度远大于主体相溶液中的浓度，并大于其标准CMC值，因此会在浓差极化层中堆积形成不同结构的SDS。这一区域SDS胶团的存在也是低于CMC的强化超滤过程Cd2+有效截留的重要原因。
论文的第4部分进行了利用泡沫分离技术对超滤渗透液深度处理的研究，考察了Tritonx-100/SDS复配体系的泡沫性能以及Cd2+和表面活性剂在不同条件下的去除程度和富集程度。并对Tritonx-100在泡沫分离过程的作用机制进行了探讨。研究结果显示，Tritonx-100/SDS的摩尔比，Cd2+浓度和pH的变化都会对Tritonx-100/SDS泡沫性能产生影响。Tritonx-100/SDS的摩尔比为0.1时，Cd2+浓度为10mg/L，不调溶液pH时，Cd2+和表面活性剂的去除程度和富集程度均达到最高值。Tritonx-100对泡沫分离效能产生影响的原因有两个，Tritonx-100/SDS复配体系的发泡能力和泡沫稳定性优于纯SDS体系，另一方面，过量的Tritonx-100促进SDS胶团的形成，Cd2+与SDS胶团结合留在水相中，使分离效率降低。
论文的第5部分对低于CMC的强化超滤-泡沫分离处理含镉废水的效能及表面活性剂用量最小控制进行了研究。考察了单一的MEUF工艺和MEUF-FF组合工艺对不同的表面活性剂体系的含镉废水处理的效果及其影响因素，结果显示，在两个体系中，MEUF-FF组合工艺均具有较高的Cd2+去除率和较低的表面活性剂残留率，此外，在表面活性剂总浓度相同的情况下，纯SDS体系的分离效果好，而Tritonx-100/SDS复配体系的分离效果略低于纯SDS体系，但是SDS用量却低于纯SDS体系。在低于CMC的条件下，MEUF-FF组合工艺及Tritonx-100/SDS复配体系的采用，可以实现含镉废水处理过程的SDS的最小用量控制。
论文的第1部分对低于CMC的SDS溶液特征及其在膜面的吸附进行了研究。考察了进料液中的其他物质对SDS在溶液中的聚集规律和在膜面的静态吸附的影响。研究结果显示，Cd2+和Tritonx-100加入SDS溶液后，其表面张力发生明显下降，Cd2+和Tritonx-100的存在促进了溶液中SDS胶团的形成，并使SDS胶团的zeta电位增加。此外，Cd2+和Tritonx-100还可以促进SDS在膜面的静态吸附，而且在静态条件下，SDS主要在膜面产生吸附，在膜孔处的吸附程度较低。
论文的第2部分对低于CMC的强化超滤处理含镉废水的效能及机制进行了研究。在低于CMC条件下（SDS浓度区间0.05mmol/L-8mmol/L），考察了各操作条件对超滤分离效能的影响。并深入分析了SDS在膜面污染层中的聚集行为及Cd2+的截留机制。研究结果显示，当SDS浓度仅为4mmol/L时，Cd2+的截留率可以达到90%以上。Tritonx-100/SDS形成的复配体系则进一步提高了Cd2+的截留率。Cd2+浓度，SDS浓度，膜的截留分子量和Tritonx-100/SDS的摩尔比都会对MEUF的分离效果产生明显的影响。一般吸附模型和Hermia的堵塞模型的拟合结果显示，SDS在低浓度时，吸附聚集在膜表面污染层中，在高浓度时则会发生不同类型的堵塞，污染层中的SDS聚集体的存在是Cd2+在低于CMC强化超滤过程中被截留的重要原因。
论文的第3部分对含镉废水错流超滤处理过程的浓差极化现象及其作用进行了相关研究，考察了操作压力和错流过滤速度对错流超滤的分离效能的影响以及浓差极化的特征参数。研究结果显示，操作压力和错流过滤速度对浓差极化程度及Cd2+的截留率有一定的影响。浓差极化阻力在总过滤阻力中占较大比例，且SDS在浓差极化层中的浓度远大于主体相溶液中的浓度，并大于其标准CMC值，因此会在浓差极化层中堆积形成不同结构的SDS。这一区域SDS胶团的存在也是低于CMC的强化超滤过程Cd2+有效截留的重要原因。
论文的第4部分进行了利用泡沫分离技术对超滤渗透液深度处理的研究，考察了Tritonx-100/SDS复配体系的泡沫性能以及Cd2+和表面活性剂在不同条件下的去除程度和富集程度。并对Tritonx-100在泡沫分离过程的作用机制进行了探讨。研究结果显示，Tritonx-100/SDS的摩尔比，Cd2+浓度和pH的变化都会对Tritonx-100/SDS泡沫性能产生影响。Tritonx-100/SDS的摩尔比为0.1时，Cd2+浓度为10mg/L，不调溶液pH时，Cd2+和表面活性剂的去除程度和富集程度均达到最高值。Tritonx-100对泡沫分离效能产生影响的原因有两个，Tritonx-100/SDS复配体系的发泡能力和泡沫稳定性优于纯SDS体系，另一方面，过量的Tritonx-100促进SDS胶团的形成，Cd2+与SDS胶团结合留在水相中，使分离效率降低。
论文的第5部分对低于CMC的强化超滤-泡沫分离处理含镉废水的效能及表面活性剂用量最小控制进行了研究。考察了单一的MEUF工艺和MEUF-FF组合工艺对不同的表面活性剂体系的含镉废水处理的效果及其影响因素，结果显示，在两个体系中，MEUF-FF组合工艺均具有较高的Cd2+去除率和较低的表面活性剂残留率，此外，在表面活性剂总浓度相同的情况下，纯SDS体系的分离效果好，而Tritonx-100/SDS复配体系的分离效果略低于纯SDS体系，但是SDS用量却低于纯SDS体系。在低于CMC的条件下，MEUF-FF组合工艺及Tritonx-100/SDS复配体系的采用，可以实现含镉废水处理过程的SDS的最小用量控制。