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随着经济的发展,污水中的有毒有害物质的含量和种类不断增多,对生态环境产生严重影响。离子型稀土矿在开采过程中会产生大量的浸矿废液,其中含有低浓度的稀土离子和重金属离子,直接排放对环境造成严重污染,并导致资源的浪费。与常规处理方法相比,纳滤膜技术因自身的渗透选择特性,在富集回收稀土离子的过程中具有天然优势。但高分子纳滤膜存在通量较小、易受污染等弊端;为其更好的应用在离子型稀土回收领域,本研究对纳滤膜进行改性。添加碳量子点(CQDs)增强纳滤膜性能,以期达到减少污染回收资源的目的。主要研究如下:(1)超滤基膜的制备。采用相转化法制备超滤基膜,通过调整药剂配比,确定了铸膜液成分比例为17 wt%聚砜(PSF)、5 wt%聚乙烯吡络烷酮(PVP)、4wt%聚乙二醇(PEG)。在60℃下450 r/min搅拌12小时,通过相转化法制备超滤基膜。在0.1 MPa运行条件下,超滤基膜的纯水通量为262.91 L/(m~2·h),过滤BSA溶液的通量和截留率分别为58.37 L/(m~2·h)和98.39%。(2)碳量子点(CQDs)改性纳滤膜的制备。以CQDs为水相添加剂,将其引入到聚哌嗪酰胺纳滤膜中,研究了不同浓度CQDs对纳滤膜选择渗透性的影响。结果表明,CQDs的加入能够使纳滤膜表面变得更光滑,当CQDs浓度为0.003 wt%时,纳滤膜粗糙度最低,有利于缓解膜污染进程,随着浓度增加,膜面粗糙度变大。通过Zeta电位、FTIR、XPS、水接触角分析可知,CQDs改性纳滤膜表面具有较多的羟基和羧基等亲水性基团,膜面亲水性增强,负电性降低。在0.003 wt%时改性纳滤膜对硫酸镁和氯化钠的截留率最高,分别为89.8%和43.2%,通量和截留率综合性能较佳。此外还通过正交实验探讨了药剂比例对纳滤膜截留硫酸镁的影响。结果表明,CQDs浓度的变化对纳滤膜性能的影响最为显著,确定制备纳滤膜最佳的浓度配比为CQDs浓度0.003 wt%,PIP浓度1.5 wt%,TMC浓度0.2 wt%。(3)改性纳滤膜富集稀土离子。利用CQDs改性纳滤膜处理离子型稀土废水,回收镧离子。在30℃、0.6 MPa下,纳滤膜的处理效果较好,通过与未改性纳滤膜做比较发现,改性纳滤膜的通量和截留率均更大。CQDs改性纳滤膜在稳定运行时对镧离子的截留率和通量分别为97.30%和27.96 L/(m~2·h)。