重金属污染物来源广、易蓄积、残毒时间长、且不能生物降解,对水生生物和人体健康有较大的负面影响。镍和钴是两种化学性质非常相似的重金属,他们在矿床中常共生、伴生,在各种特殊合金材料、电池材料、催化剂中,也都同时含有钴和镍。如今镍与钴的资源也在日益枯竭,对它们的分离与回收就显得十分重要。重金属废水的传统处理方法主要有化学法、物理法和生物化学法等,它们只是简单转移重金属,不能彻底解决污染问题,更不能回收和循环利用。以废水回用和重金属回收为目的的水溶性大分子聚合物络合-超滤耦合技术可长期、经济和有效地处理重金属废水,对缓解资源紧张和减轻环境污染有着积极的意义。本文研究水溶性聚合物络合-超滤耦合技术去除溶液中的镍离子和钴离子。采用聚乙烯亚胺（PEI）和聚丙烯酸钠（PAANa）为聚合物络合重金属离子,通过聚醚砜超滤膜实现分离。在揭示络合剂络合-超滤去除重金属离子原理的基础上,围绕pH值、装载比、离子强度和络合-超滤时间对金属离子去除率的影响,系统探讨了络合-超滤耦合过程的参数优化。并采用酸解-超滤过程回收络合剂,考察回用络合剂对重金属离子的去除效果。首先选用聚醚砜超滤膜,以PEI和PAANa为络合剂络合-超滤去除溶液中Ni²⁺。考察了溶液pH值、络合剂/Ni²⁺装载比、溶液离子强度各因素对重金属离子截留率的影响,同时研究了重金属离子截留率及膜通量随超滤浓缩时间的变化情况,并对络合反应平衡常数进行了探讨。采用PEI作为络合剂时,pH=7、L=5为络合去除Ni²⁺的最适条件。溶液中离子强度达到0.5mol/L时,Ni²⁺截留率降低了35%。PEI-Ni²⁺络合超滤过程比较稳定,膜通量和Ni²⁺截留率随着时间没有明显下降。对络合物浓缩液中的PEI进行回用,Ni²⁺截留率为85.28%,比新鲜PEI的处理效果有所下降,但仍维持较高水平。PEI-Ni²⁺络合反应平衡常数Keq在pH=7时达到最大,PEI单体所能络合的Ni²⁺个数n随着pH升高而增大。采用PAANa作为络合剂时,pH=8、L=5为络合去除Ni²⁺的最适条件。无机盐离子对PAANa-Ni²⁺络合超滤过程中有很大影响,溶液离子强度达到0.5mol/L时,Ni²⁺截留率降低了80%。PAANa-Ni²⁺络合超滤过程也较稳定,但会造成微弱的膜污染。回用的PAANa处理效果比新鲜的PAANa略有下降,但Ni²⁺截留率仍在90%以上。PAANa-Ni²⁺络合反应平衡常数Keq在pH=7时达到最大,PAANa单体所能络合的Ni²⁺个数n随着pH升高而增大。比较后,选择PEI为最适合去除Ni²⁺的络合剂。最后,选用PEI作为络合剂,在镍离子和钴离子等质量同时存在的情况下,采用络合-超滤耦合工艺可以将两种金属离子同时有效去除。pH=6、L=5为络合-超滤同时去除Ni²⁺和Co²⁺的最适条件,此时Ni²⁺的截留率为99.9%,Co²⁺的截留率为96.4%。PEI-Ni²⁺/Co²⁺络合-超滤过程受无机盐离子影响较小,当溶液离子强度为0.5mol/L时,金属离子截留率下降20%。在长达12h的PEI-Ni²⁺/Co²⁺络合-超滤实验过程中,膜通量有一定的衰减,衰减程度在15%至20%之间。这表明选用聚醚砜超滤膜,PEI-Ni²⁺/Co²⁺络合-超滤耦合工艺能有效同时去除模拟废水中的Ni²⁺和Co²⁺,膜污染比较小。酸解-超滤可有效回收PEI。回收后的PEI与新鲜的PEI对重金属离子的去除具有相近的效果。研究结果显示采用络合-超滤耦合技术能有效去除溶液中重金属离子,回用水资源,同时实现络合剂的有效回收。