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        江苏铭盛环境

        正渗透技术处置电镀废水

        文章出处:未知发表时间:2021-12-31 14:10:28


         

        图片1 

          一、引言

         

          近年来,我国电子、机械、汽车等行业开展疾速,对镀件的大量需求带动了电镀产业的迅猛开展。国内大约有2万多家从事电镀生产的企业,它们每年排放大量的污染物,其中包括约4亿t含重金属的废水、5t固体废物、3000亿m3酸性废气。电镀废水的危害宏大,特别是对水体和环境会形成严重毁坏。随着放置时间的延长,电镀废水毒性也会加强,进一步对生态环境带来更大的毁坏。与其他污染相比,电镀废水的危害水平远远超出其他污染。因而,采取科学合理的处置办法处置电镀废水是十分重要的。

         

          目前,对电镀工业废水处理办法多种多样:陈俊峰等运用化学法处置含铬、镍、氰的电镀废水,即氧化复原、酸碱中和、化学沉淀、固液别离办法,这种办法最传统,也最简单牢靠,目前全球80%的电镀废水处置技术用的都是化学法。但用这种办法产生的污泥量大,处置水的质量也不够高,生物处置技术常用于去除有机物、氮磷、悬浮物等污染物质。由于电镀废水中重金属离子和某些有机化合物会抑止或扼杀微生物,目前尚无稳定有效的微生物菌种能够直接处置电镀废水,通常需经过物理、化学法等预处置后再进入生物处置系统,高丽娟等运用离子交流法处置电镀废水,这种办法运用的离子交流树脂易被废水中有机物污染,使得树脂反复运用率不高。因而,开发运用一种高效、节能的处置办法火烧眉毛。正浸透(FO)是一种无需外界驱动力的新型膜处置工艺,相比纳滤和反浸透技术,其截留效果显著、能耗较低,因而遭到普遍关注,并且被用于海水淡化、废水处置等范畴。本研讨采用聚酰胺正浸透膜(TFC)和筛网内嵌式三醋酸纤维素正浸透膜(CTA)浓缩电镀废水,实时监测水通质变化,经过SEMEDSAFMXRDXPS等表征手腕,剖析两种膜外表污染产生的详细缘由,为今后运用正浸透技术处置电镀废水提供参考。

         

          二、实验局部

         

          2.1.实验资料与仪器

         

          在该研讨中,运用聚酰胺正浸透膜(TFC)和筛网内嵌式三醋酸纤维素正浸透膜(CTA)CTA膜由三乙酸纤维素层和嵌入的编织支撑网组成。TFC膜由多孔聚砜支撑层顶部的薄选择性聚酰胺活性层制成。氯化钾(KCl)购于国药集团,电镀废水取至无锡某汽车零部件有限公司,此废水经过初步物化处置,废水根本信息见表1

         

        图片23 

          2.2.FO设备的运转

         

          将FO设备放于温度恒定(25℃±1℃)的室内环境。膜反响元件由两块亚克力板组成,膜资料被夹在亚克力板之间。膜两侧放置支撑网格以缓解水流的冲击作用,原料液和吸取液经过可变速齿轮泵(WT3000,兰格恒流泵有限公司)导入管内,两侧液体顺着管道以错流方式进入膜元件。水流通道长8cm,宽3cm,深0.2cm,有效膜面积24cm。齿轮泵转速设置为300mL/min,对应8.5cm/s的横流速度。吸取液和原料液均经过恒温水浴锅(HWS-24,上海一恒科学仪器有限公司)以热传导的方式坚持在25℃±1℃恒温运转。吸取液置于磁力搅拌器(Colorsquid,德国IKA磁力搅拌器有限公司)上坚持平均状态。电子天平(JA31002,上海菁海天平有限公司)置于原料液下方,并将其衔接电脑记载数据,用于计算水通量。设备表示图如图1所示。

         

        图片24 

          2.3.浓缩废水实验过程

         

          经过监测原料液体积的变化测定FO水通量。原料液放置电镀废水,吸取液采用1mol/LKCl溶液。每次实验所用的原料液和吸取液均为1L。浓缩膜资料选用TFC/CTA膜。以5分钟作为实验距离。实验过程中水通量用Jw[L/(m2·h)]表示,其中水密度取1.0g/cm3,其计算公式如式(1)

         

        图片25 

          式中,Δm为吸取液的质量增加量,gΔt为该吸取液质量增加过程所阅历的时间,hAm为正浸透膜的有效面积,m2

         

          2.4.表征与测试

         

          采用电感耦合等离子光谱仪(ICP,Thermo,ICAPQICP-MS,USA)检测电镀废水阳离子含量,采用离子色谱仪(Dionex,ICS-5000,USA)检测电镀废水硫酸根含量,运用扫描探针显微镜(AFM,Multimode&Dimension3100,USA)表征膜三维外表形貌及粗糙度,采用场发射电镜(FESEMS-4800Japan)表征膜外表结晶形貌,运用X射线衍射(XRDD/max-2550VB+/PCJapan)剖析膜外表污染状况,采用X射线光电子能谱(XPSEscalab250XiChina)剖析膜外表官能团。

         

          三、结果与讨论

         

          3.1.TFC膜与CTA膜浓缩电镀废水水通量

         

          经过三次以上相同条件下的反复浓缩电镀废水实验,我们得出如图2的分歧性规律

         

        图片26 

          从图中能够发现,无论采用TFC膜还是CTA膜浓缩电镀废水,初始水通量均在8L/m2h左右。但很明显的发现,用CTA膜浓缩时,水透过量在0~580mL整个阶段,所对应的曲线相对平稳降落,而TFC膜对应的曲线在水透过量在0~150mL的过程中,水通量呈现了显著下滑。揣测这是由于两种膜的外表形貌和构造不同,从而在浓缩电镀废水的过程中,惹起膜外表结垢呈现差别。从水通量降落状况来看,TFC膜外表结垢比CTA膜外表结垢更为快速。

         

          3.2.膜外表形貌及粗糙度

         

          图3是两种正浸透膜外表二维及三维形貌的SEMAFM剖析。从(a)(b)TFC膜和CTA膜的SEM比照中能够直观的看到,TFC膜具有更粗糙的外表构造。在(c)(d)的外表粗糙度剖析中,TFC膜的均匀粗糙度(Ra)14.911nm,而CTA膜为4.261nm,可知TFC膜外表粗糙度远大于CTA膜外表粗糙度。在膜污染产生过程中,较高的粗糙度会经过两步过程促进膜污染的产生:首先,较高的粗糙度会提升膜的有效外表积,使污染物更容易附着,其次,污染物被吸附后,外表凸起构造能够有效屏蔽水力剪切力的作用,使污染物被冲洗去除的难度加大,进一步加剧膜污染的产生。

         

        图片27 

          3.3.膜外表结垢

         

          从图4中能够看出,两种膜的结垢机制存在显著的差别。TFC膜外表结垢来自膜的深处,呈现针棒状,以玫瑰花瓣形由内而外展开,而CTA膜外表结垢比拟疏松,构成初期为较大的长条状结垢。而由于它们较为脆弱,从膜组件取下时产生了破碎。因而得到很多小块结垢,这些小块结垢铺散在整个膜外表。由SEM表征得到的观测结果与AFM表征所得结果相吻合:TFC膜活性层具有更高的粗糙度,更容易产生愈加稳定的富集于膜外表深处的膜污染。

         

        图片28 

          3.4.EDS剖析

         

          取实验前后的TFC膜和CTA实施外表能谱剖析(EDS),结果如表2所示:实验前后,TFC膜外表C元素在膜外表的质量比降低67.99%OS元素质量比分别上升了30.33%3.26%,并且新增了Ca元素,占膜外表质量比34.40%,而CTA膜外表CO元素的质量比分别降落了45.49%8.99%,新增了SCa元素,分别占比15.22%39.26%。由此可推断,两种膜外表产生了由SCa元素参与构成的污染物。

         

        图片29 

          3.5.XRD测试

         

          取TFC膜外表污染物,运用X射线衍射(XRD)对污染物成分实施定性剖析。经检测,与CaSO4·2H2O规范剖析图谱比对(5),发现与此污染物的图谱吻合,因而能够肯定TFC膜和CTA膜外表的结垢为硫酸钙晶体。

         

        图片30


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