论文部分内容阅读
采用聚醚砜膜，分别以聚季铵盐-6(PQ6)和聚季铵盐-22(PQ22)为络合剂，研究聚电解质强化-超滤耦合集成技术分离低浓度的铬(VI)离子。探讨了聚季铵盐的超滤行为，研究了PQ6-铬(VI)和PQ22-铬(VI)两种络合体系的强化-超滤，进一步考察了络合物的浓缩、解离及洗涤过程。 1.考察聚季铵盐浓度、温度、pH、膜孔径、膜污染和浓缩对膜通量(J)和截留系数(R)的影响。随着聚季铵盐浓度增大，J略微减小，R基本不变；压力增大，J直线递增，R不变；温度升高，J明显增大，R略微减小。pH值增大，J略微减少，R基本不变；超滤膜的切割分子量增大，纯水和聚季铵盐溶液的J均增大，聚季铵盐的截留系数R逐渐减小；膜污染增大，R基本不变，J减小。在聚季铵盐浓缩过程中，随着体积浓缩因子(VCF)增大，J初始呈下降趋势，当到VCF大于2时，J趋于稳定，不再变化；R值基本不变。 2.采用红外光谱，探究聚季铵盐和铬(VI)的络合机理。发现Cr(VI)的金属阴离子分别绑定在PQ6和PQ22的季铵基团络合位点上。考察聚电解质与金属质量比(PMR)、pH值、操作压力和温度分别对PQ6-Cr(VI)、PQ22- Cr(VI)络合体系截留系数和膜通量的影响。发现：当PMR增大时，R先迅速增大，随后基本不变；J几乎不变。随着pH的增大，J均略微减小，R在pH>10和pH<5时均减小；压力增大，R基本不变，J线性递增；温度增大，R基本不变，J线性递增。通过优化实验条件，在PQ6-Cr(VI)体系中最佳条件为：PMR=8和pH=9；在PQ22-Cr(VI)体系中的最佳条件为：PMR=80和pH=9。 3.在最佳的操作条件下，考察外加阴离子对两个络合体系截留系数和膜通量的影响，发现以下结果：随KCl, KNO3或K2SO4浓度的增大，PQ6-Cr(VI)和PQ22-Cr(VI)体系的R均逐渐下降至不变，SO42-对R的影响大于NO3-和Cl-对R的影响，减小趋势几乎呈两倍关系；在 PQ6-Cr(VI)体系中，硝酸根离子浓度的增大使J略微下降；其他条件下，J基本不受外加盐浓度的影响。 4.研究PQ6-Cr(VI)和PQ22-Cr(VI)的超滤浓缩过程。VCF从1增大到20，J逐渐减小；R值基本不变，Cr线性快速递增，Cr快速增大；Cp在整个浓缩过程中保持不变，铬(VI)被有效浓缩。考察PQ6-Cr(VI)和PQ22-Cr(VI)的解络合过程，对浓缩液进行解离，随着时间的延长，J基本不变，Cr略微增大，Cp,随着解离时间延长逐渐递增，当解络合时间达到一定值后，Cp达到稳定，聚季铵盐与Cr(VI)解离比较充分。在PQ6-Cr(VI)和PQ22-Cr(VI)体系的洗涤过程中，当洗涤液体积为250mL，即为原料液体积5倍时，铬脱除率达到90％以上。聚季铵盐能够循环使用。