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关键词：
三波段模型,浮游藻类,总悬浮物,叶绿素浓度,光谱主导因子,太湖
发表时间：
2012-08-20 17:35:36
电解法回收胶团强化超滤_MEUF_浓缩液中的Cd_2_
周东磊 | -> | 683| 0| 0.232455MB |胶团强化超滤(MEUF),电解,镉回收,浓缩液处理,十二烷基硫酸钠
摘要: 胶团强化超滤是基于表面活性剂的双亲分子结构特性去除水中金属离子的新方法. 重金属离子废水经胶团强化超滤处理后的浓缩液中含有高浓度的重金属离子, 需进一步处理. 采用电解法回收胶团强化超滤浓缩液中的Cd2+ , 考察了电极种类、电压、电解时间、pH、SDS 与Cd2+ 浓度比等5 个条件对电解效率的影响. 研究发现, 表面活性剂对电解有一定的阻化作用. 实验得到最佳条件为: 不锈钢( 阳极)- 石墨( 阴极) , U 为218 V, 电解时间为100 min, pH 为4, [ SDS]P[ Cd2+ ] = 5( [ SDS] = 815 mmolPL恒定) . 在此条件下, 浓缩液中的Cd2+ 的回收率达到了50126%.
胶团强化超滤( micellar enhanced ultrafiltration,MEUF) 是基于表面活性剂独特的双亲分子结构特征, 使表面活性剂和超滤技术相结合用以处理低浓度的金属离子的新方法[ 1] . 在MEUF 技术中, Cd2+ 经过表面活性剂胶团吸附后有效直径增大, 可以采用大孔径的超滤膜来过滤废水, Cd
2+ 就被截留了下来.处理后的废水分为渗透液和浓缩液. 渗透液中就只含极少量未被胶团吸附或增溶的金属离子Cd2+ 和一定浓度的表面活性剂单体, 可直接排放或循环使用. 浓缩液中则含有高浓度Cd2+ 和表面活性剂, 需进行进一步的处理, 以免造成二次污染. 电解法是一种很有吸引力的方法, 由于它不需添加化学药剂, 反应时间短, 工艺简单, 操作方便, 后处理极为简单, 还可回收重金属, 且不会产生二次污染. 电解法已在多种废水治理中获得成功, 所以是一种理想的处理重金属废水的方法[ 2, 3] .
表面活性剂( surface active agent, SAA) 是由极性的亲水基和非极性的疏水基两部分组成. 向废水中加入的表面活性剂如浓度极低, 则SAA 分子均匀地分散在水溶液中, 近似于理想溶液. 此时如增大SAA的投加量, 部分SAA 分子将聚集在溶液的表面, 形成疏水基向上、亲水基向下伸向水中的定向吸附状态; 当浓度增大时, SAA 分子将覆盖在溶液表面形成单分子层; SAA 浓度继续增大, 超过临界胶束浓度( critical micelle concentrat ion, CMC) 时, 剩余的SAA 分子将在溶液内聚集, 形成疏水基向内、亲水基向外的聚集体, 即胶团[ 4] . 离子型表面活性剂的胶团表面带有大量电荷, 反离子通过静电作用吸附在胶团表面.用孔径大于胶团直径的超滤膜过滤废水, 携带着金属离子胶团会被截留. 渗透液中就只含极少量的未被胶团吸附的金属离子以及一定浓度的表面活性剂单体, 经处理后可将表面活性剂回用. 浓缩液中则含有高浓度的表面活性剂和重金属, 需进一步处理, 使重金属能得到回收, 表面活性剂得到回用.
大部分研究采用沉淀法, 利用碱或高浓度的电解质[ 5, 6] 将浓缩废液中的金属离子沉淀, 最后会产生金属氢氧化物和SDS( sodium dodecyl sulfate) 的混合沉淀. 如往MEUF 去除金属离子的浓缩液中加入6molPL的NaOH, 不仅金属离子得到了沉淀, 也有45%~ 55% 的SDS 被沉淀[ 7] , 即得到金属氢氧化物和SDS 的混合沉淀. 但混合沉淀物的分离比较困难, 回收率低, 而且向溶液中加入碱或高浓度的电解质, 不仅使溶液的成分变得复杂更难处理, 也增加了处理废水的成本. 电解法是一种很有吸引力的方法, 但对于一般重金属废水来说, 废水中重金属的浓度一般较低, 如果直接用电解法处理, 电流效率很低, 能耗较大, 限制了它的使用[ 8] . 而经过胶团强化超滤处理重金属废水后, 浓缩液中具有高浓度的重金属离子,且废水的体积也大大缩小, 适于采用电解法回收[ 9] .
2+ 就被截留了下来.处理后的废水分为渗透液和浓缩液. 渗透液中就只含极少量未被胶团吸附或增溶的金属离子Cd2+ 和一定浓度的表面活性剂单体, 可直接排放或循环使用. 浓缩液中则含有高浓度Cd2+ 和表面活性剂, 需进行进一步的处理, 以免造成二次污染. 电解法是一种很有吸引力的方法, 由于它不需添加化学药剂, 反应时间短, 工艺简单, 操作方便, 后处理极为简单, 还可回收重金属, 且不会产生二次污染. 电解法已在多种废水治理中获得成功, 所以是一种理想的处理重金属废水的方法[ 2, 3] .
表面活性剂( surface active agent, SAA) 是由极性的亲水基和非极性的疏水基两部分组成. 向废水中加入的表面活性剂如浓度极低, 则SAA 分子均匀地分散在水溶液中, 近似于理想溶液. 此时如增大SAA的投加量, 部分SAA 分子将聚集在溶液的表面, 形成疏水基向上、亲水基向下伸向水中的定向吸附状态; 当浓度增大时, SAA 分子将覆盖在溶液表面形成单分子层; SAA 浓度继续增大, 超过临界胶束浓度( critical micelle concentrat ion, CMC) 时, 剩余的SAA 分子将在溶液内聚集, 形成疏水基向内、亲水基向外的聚集体, 即胶团[ 4] . 离子型表面活性剂的胶团表面带有大量电荷, 反离子通过静电作用吸附在胶团表面.用孔径大于胶团直径的超滤膜过滤废水, 携带着金属离子胶团会被截留. 渗透液中就只含极少量的未被胶团吸附的金属离子以及一定浓度的表面活性剂单体, 经处理后可将表面活性剂回用. 浓缩液中则含有高浓度的表面活性剂和重金属, 需进一步处理, 使重金属能得到回收, 表面活性剂得到回用.
大部分研究采用沉淀法, 利用碱或高浓度的电解质[ 5, 6] 将浓缩废液中的金属离子沉淀, 最后会产生金属氢氧化物和SDS( sodium dodecyl sulfate) 的混合沉淀. 如往MEUF 去除金属离子的浓缩液中加入6molPL的NaOH, 不仅金属离子得到了沉淀, 也有45%~ 55% 的SDS 被沉淀[ 7] , 即得到金属氢氧化物和SDS 的混合沉淀. 但混合沉淀物的分离比较困难, 回收率低, 而且向溶液中加入碱或高浓度的电解质, 不仅使溶液的成分变得复杂更难处理, 也增加了处理废水的成本. 电解法是一种很有吸引力的方法, 但对于一般重金属废水来说, 废水中重金属的浓度一般较低, 如果直接用电解法处理, 电流效率很低, 能耗较大, 限制了它的使用[ 8] . 而经过胶团强化超滤处理重金属废水后, 浓缩液中具有高浓度的重金属离子,且废水的体积也大大缩小, 适于采用电解法回收[ 9] .
本研究模拟配置MEUF 浓缩液废水, 用电解法回收浓缩液中的Cd2+. 实验分别研究电极的选用、外电压、SDS 与Cd2+ 的浓度比( [SDS] = 815 mmolPL恒定) 、溶液pH、电解时间等5 个条件对电解效率的影响, 得到电解回收浓缩液中Cd2+ 的最佳条件, 并测定SDS 对电解的影响和电解对SDS 的影响.
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