重金属离子废水的肆意排放对环境造成了严重的污染。电去离子技术(EDI),是一种把电渗析技术和离子交换法结合起来运用可实现连续地去除重金属离子的水处理方法,避免了酸碱再生过程,不会形成二次污染,在水处理和资源再利用等方面具有广泛应的用前景。首先,对丙纶非织造布进行了接枝丙烯酸的改性处理(PP-g-AA);其次,讨论了PP-g-AA对实验室自制的铜离子模拟废水和含镍离子的工业废水的吸附分离特性;最后,在淡室出水和浓室的pH值、电导率、金属离子浓度、膜堆电流变化的基础上,同时结合运行后离子交换膜和树脂的表面形态测试结果,重点研究了离子交换树脂与PP-g-AA混合填充对电去重金属离子的长期运行的稳定性的影响。同时,也研究了倒极电去离子技术(EDIR)和膜堆结构设计等对电去重金属离子效果的影响。利用扫描电镜、红外光谱等方法表征了接枝前后的离子交换树脂、离子交换膜以及PP-g-AA在使用前后的结构与性能。得出了如下重要结论:(1)丙烯酸接枝改性丙纶非织造布对高浓度铜离子溶液显示出良好的吸附性能,当起始浓度为1000mg/L时,接枝织物的最大平衡吸附量高达140.7mg/g。类似地,接枝改性丙纶非织造布对实际含镍废水(镍离子浓度为1000mg/L)的最大吸附量为140.0mg/g。(2)接枝织物对铜离子的动态吸附行为更符合Lagergren’s准二级动力学方程。平衡吸附更倾向于与Langmuir等温吸附方程吻合,这表明了PP-g-AA对铜离子的吸附是单分子层吸附。PP-g-AA在对铜离子溶液重复吸附-解吸实验三次后,仍保持着良好的吸附量和去除率,但接枝到织物上的聚丙烯酸有部分从表面脱落。(3)结合板柱式电去离子装置的结构设计,利用离子交换树脂与PP-g-AA的混合填充提高了铜离子的渗析速率,在长达300h的电去处理铜离子废水的过程中,铜离子的平均去除率可维持在99%以上。采用类似膜堆结构设计和填充方式处理真实镍离子废水时,尽管真实废水中各种杂质干扰了运行效果,但后续长达100h处理模拟镍离子废水时,电去效果仍然优异。300h处理过程中镍离子的去除率高于99%。(4)在电去离子的过程中,阳离子交换树脂和阳离子交换膜比阴离子交换树脂/阴离子交换膜更加稳定,阴离子交换树脂/膜中的季铵基团易转变为叔胺基团,且叔胺基催化水解离反应,剧烈的水解反应会破坏装置的运行稳定性。(5)EDIR扩大了淡室中三区分布中的工作区域,提高了铜离子去除率。倒极期间淡室出水呈现碱性证明了阴离子交换树脂的稳定性。EDIR过程中离子迁移方向改变,混合树脂表面的水解减缓,延长了阴离子交换树脂的使用寿命,消除了离子交换膜表面的氢氧根富集,从而提高了膜堆的稳定性。(6)在倒极电去离子基础上而进行的两种不同模式EDI试验中,从电流效率、阴离子交换膜表面沉淀和阳离子交换膜的稳定性角度来看,两淡一浓模式更符合要求。本文特色与创新之处:(1)本文创新之处在于:将丙烯酸接枝改性织物吸附分离技术与电去离子技术结合起来,处理高浓度金属离子废水,实现金属离子浓缩分离,取得了较好的效果。在长达300h的铜离子和镍离子电去试验中,两种离子平均去除率均高于99%。(2)本文特色之处在于:将接枝丙纶织物和离子交换树脂复合填充EDI膜堆结构中,分别探讨了铜和镍金属离子的模拟和真实废水处理的可行性,得到有意义结果与结论。