中期检查-聚电解质络合-超滤耦合技术分离铬离子的研究.ppt

聚电解质络合-超滤耦合技术分离铬离子的研究 硕士中期检查 目录 第一章 绪论 第二章 实验部分 第三章 聚电解质的超滤行为研究 第四章 聚季铵盐络合-超滤铬离子过程的研究 第五章 络合物浓缩-解离过程的研究 第六章 结论与展望 1.3 络合-超滤技术在处理含铬废水中的应用 络合-超滤技术的优点： 聚电解质强化超滤技术是一种具有应用前景的重金属废水处理方法。该技术分离性能好、可高效浓缩低浓度金属离子 。 发展现状： Uzal等以聚乙烯醇为络合剂，研究了钴(II)的络合超滤行为；Shao等分别以聚丙烯酸钠和聚乙烯亚胺为络合剂，考察了不同聚合物对镍(II)的分离效果；Camarillo等以聚丙烯酸钠浓缩水溶液中铜(II)，Llorens等研究了壳聚糖强化超滤对镉(II)去除率的影响. 第二章 实验部分 实验装置和仪器 实验所用装置平面图如图1所示，由超滤杯，恒温磁力搅拌器，氮气罐，原料槽，渗滤槽组成. Mettler Toledo实验室pH计；BT224型电子天平；UV2550型紫外可见分光光度计。 实验装置示意图 1. Fluid Reservoir 2. Ultrafiltration cell 3. Stirrer 4. Membrane 5. Permeate 6. Magnetic stirrer 7. Nitrogen gas cylinder 8. Manometer 实验方法 将适量的的聚季铵盐溶液和配制好的模拟铬(VI)废水溶液加入超滤杯中. 溶液在磁力搅拌器上搅拌10 min，使聚季铵盐和重铬酸钾充分反应后，打开氮气阀，通入保护气体加压，进行超滤实验. 超滤浓缩、解离及洗涤过程：以1 L原料液进行浓缩，最终浓缩液为50 mL；将该浓缩液用于解离研究，在浓缩液中加入解络合溶液，控制解络合溶液浓度，进行加压超滤；解离后溶液用于超滤洗涤，控制洗涤液浓度，每次加入25 mL洗涤液，获得25 mL渗透液后再加入下批洗涤液，洗涤液总体积为250 mL，此过程中渗透液不断被移走. 实验过程中通过测定渗透液的体积和渗出时间，计算得到膜通量；测定渗出液中铬离子浓度，计算出截留系数. 溶液的pH值用盐酸和KOH溶液调节，以pH计测定，铬(VI)浓度以紫外可见分光光度计测定. 分析方法 膜通量(J)指在定压力及恒定温度下,单位面积、单位时间内通过膜的渗透液体积，计算公式如下： 式中：V―渗透液体积，L；A―有效膜面积，m2；Δt―时间，h。 截留率(R)指截留液中聚合物的浓度与原料液中聚合物的浓度比值，计算公式： 式中：Cp―渗透液中聚合物浓度，g/L；Cf―原料液中聚合物浓度，g/L。 第三章 聚电解质的超滤行为研究 3.1 浓度和压力对膜通量和截留系数的影响 3.2 温度和压力对PQ-22的膜通量的影响 3.3 pH值对膜通量和截留系数的影响 3.4 膜孔径对膜通量和截留系数的影响 3.5 膜污染及膜清洗 3.6 聚季铵盐的浓缩过程 3.1浓度和压力对PQ22膜通量和截留系数的影响 考察PQ22浓度对膜通量(J)和截流系数(R)的影响，如图所示：在相同的温度和压力下，浓度越大，膜通量越小；在相同的温度和浓度下，压力越大，膜通量越大。随着浓度的增大，截留系数基本不变，保持在0.6左右。 3.2温度和压力对PQ22的膜通量的影响 考察温度和压力对膜通量和截留系数的影响，如图3所示：在考察范围内，膜通量随压力增大几乎呈直线递增，与纯水的变化规律基本一致。同一个温度下，当压力从0.10 MPa增大到0.22 MPa时，J几乎呈直线上升，R基本不变，几乎呈一水平直线。 3.3 pH值对膜通量和截留系数的影响 pH值可能改变聚合物溶液性质和超滤膜表面电荷，因此影响溶液的膜通量和截留系数。考察各个操作压力下PQ22溶液超滤时通量J和截留系数R的变化。如图3所示：膜通量均随pH值升高而略有减少；截留系数随pH值的增大基本保持不变。 3.4 膜孔径对膜通量和截留系数的影响 考察膜孔径大小对超滤过程影响，如图所示：在一定温度和压力下，膜通量随膜孔径的增大而增大。对于纯水和pq22溶液，相同孔径的膜，pq22的膜通量始终低于纯水的通量。由右图可知：膜孔径越大，截留率越小。在同一孔径下，压力的变化对截留率几乎没影响 3.5 膜污染及膜清洗 超滤过程中，一些聚合物则沉积在膜表面，从而造成膜污染。如左图所示：膜污染后对截留率的影响不大，几乎可以忽略不计。如右图所示：不论是对于纯水还是pq-22溶液，其膜通量都是洗涤膜＞新膜＞污染膜，污染膜与新膜这两者差距较大，可知膜污染对通量影响较大 膜污染-电镜扫描图 3.