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江蘇銘盛環境

正滲透技術處置電鍍廢水

文章出處:未知發表時間:2021-12-31 14:10:28


 

圖片1 

  一、引言

 

  近年來,我國電子、機械、汽車等行業開展疾速,對鍍件的大量需求帶動了電鍍產業的迅猛開展。國內大約有2萬多家從事電鍍生產的企業,它們每年排放大量的污染物,其中包括約4t含重金屬的廢水、5t固體廢物、3000m3酸性廢氣。電鍍廢水的危害宏大,特別是對水體和環境會形成嚴重毀壞。隨著放置時間的延長,電鍍廢水毒性也會加強,進一步對生態環境帶來更大的毀壞。與其他污染相比,電鍍廢水的危害水平遠遠超出其他污染。因而,采取科學合理的處置辦法處置電鍍廢水是十分重要的。

 

  目前,對電鍍工業廢水處理辦法多種多樣:陳俊峰等運用化學法處置含鉻、鎳、氰的電鍍廢水,即氧化復原、酸堿中和、化學沉淀、固液別離辦法,這種辦法最傳統,也最簡單牢靠,目前全球80%的電鍍廢水處置技術用的都是化學法。但用這種辦法產生的污泥量大,處置水的質量也不夠高,生物處置技術常用于去除有機物、氮磷、懸浮物等污染物質。由于電鍍廢水中重金屬離子和某些有機化合物會抑止或扼殺微生物,目前尚無穩定有效的微生物菌種能夠直接處置電鍍廢水,通常需經過物理、化學法等預處置后再進入生物處置系統,高麗娟等運用離子交流法處置電鍍廢水,這種辦法運用的離子交流樹脂易被廢水中有機物污染,使得樹脂反復運用率不高。因而,開發運用一種高效、節能的處置辦法火燒眉毛。正浸透(FO)是一種無需外界驅動力的新型膜處置工藝,相比納濾和反浸透技術,其截留效果顯著、能耗較低,因而遭到普遍關注,并且被用于海水淡化、廢水處置等范疇。本研討采用聚酰胺正浸透膜(TFC)和篩網內嵌式三醋酸纖維素正浸透膜(CTA)濃縮電鍍廢水,實時監測水通質變化,經過SEM、EDS、AFM、XRD、XPS等表征手腕,剖析兩種膜外表污染產生的詳細緣由,為今后運用正浸透技術處置電鍍廢水提供參考。

 

  二、實驗局部

 

  2.1.實驗資料與儀器

 

  在該研討中,運用聚酰胺正浸透膜(TFC)和篩網內嵌式三醋酸纖維素正浸透膜(CTA)。CTA膜由三乙酸纖維素層和嵌入的編織支撐網組成。TFC膜由多孔聚砜支撐層頂部的薄選擇性聚酰胺活性層制成。氯化鉀(KCl)購于國藥集團,電鍍廢水取至無錫某汽車零部件有限公司,此廢水經過初步物化處置,廢水根本信息見表1。

 

圖片23 

  2.2.FO設備的運轉

 

  將FO設備放于溫度恒定(25℃±1℃)的室內環境。膜反響元件由兩塊亞克力板組成,膜資料被夾在亞克力板之間。膜兩側放置支撐網格以緩解水流的沖擊作用,原料液和吸取液經過可變速齒輪泵(WT3000,蘭格恒流泵有限公司)導入管內,兩側液體順著管道以錯流方式進入膜元件。水流通道長8cm,寬3cm,深0.2cm,有效膜面積24cm。齒輪泵轉速設置為300mL/min,對應8.5cm/s的橫流速度。吸取液和原料液均經過恒溫水浴鍋(HWS-24,上海一恒科學儀器有限公司)以熱傳導的方式堅持在25℃±1℃恒溫運轉。吸取液置于磁力攪拌器(Colorsquid,德國IKA磁力攪拌器有限公司)上堅持平均狀態。電子天平(JA31002,上海菁海天平有限公司)置于原料液下方,并將其銜接電腦記載數據,用于計算水通量。設備表示圖如圖1所示。

 

圖片24 

  2.3.濃縮廢水實驗過程

 

  經過監測原料液體積的變化測定FO水通量。原料液放置電鍍廢水,吸取液采用1mol/LKCl溶液。每次實驗所用的原料液和吸取液均為1L。濃縮膜資料選用TFC/CTA膜。以5分鐘作為實驗距離。實驗過程中水通量用Jw[L/(m2·h)]表示,其中水密度取1.0g/cm3,其計算公式如式(1)

 

圖片25 

  式中,Δm為吸取液的質量增加量,g,Δt為該吸取液質量增加過程所閱歷的時間,h,Am為正浸透膜的有效面積,m2。

 

  2.4.表征與測試

 

  采用電感耦合等離子光譜儀(ICP,Thermo,ICAPQICP-MS,USA)檢測電鍍廢水陽離子含量,采用離子色譜儀(Dionex,ICS-5000,USA)檢測電鍍廢水硫酸根含量,運用掃描探針顯微鏡(AFM,Multimode&Dimension3100,USA)表征膜三維外表形貌及粗糙度,采用場發射電鏡(FESEM,S-4800,Japan)表征膜外表結晶形貌,運用X射線衍射(XRD,D/max-2550VB+/PC,Japan)剖析膜外表污染狀況,采用X射線光電子能譜(XPS,Escalab250Xi,China)剖析膜外表官能團。

 

  三、結果與討論

 

  3.1.TFC膜與CTA膜濃縮電鍍廢水水通量

 

  經過三次以上相同條件下的反復濃縮電鍍廢水實驗,我們得出如圖2的分歧性規律

 

圖片26 

  從圖中能夠發現,無論采用TFC膜還是CTA膜濃縮電鍍廢水,初始水通量均在8L/m2h左右。但很明顯的發現,用CTA膜濃縮時,水透過量在0~580mL整個階段,所對應的曲線相對平穩降落,而TFC膜對應的曲線在水透過量在0~150mL的過程中,水通量呈現了顯著下滑。揣測這是由于兩種膜的外表形貌和構造不同,從而在濃縮電鍍廢水的過程中,惹起膜外表結垢呈現差別。從水通量降落狀況來看,TFC膜外表結垢比CTA膜外表結垢更為快速。

 

  3.2.膜外表形貌及粗糙度

 

  圖3是兩種正浸透膜外表二維及三維形貌的SEMAFM剖析。從(a)、(b)TFC膜和CTA膜的SEM比照中能夠直觀的看到,TFC膜具有更粗糙的外表構造。在(c)、(d)的外表粗糙度剖析中,TFC膜的均勻粗糙度(Ra)14.911nm,而CTA膜為4.261nm,可知TFC膜外表粗糙度遠大于CTA膜外表粗糙度。在膜污染產生過程中,較高的粗糙度會經過兩步過程促進膜污染的產生:首先,較高的粗糙度會提升膜的有效外表積,使污染物更容易附著,其次,污染物被吸附后,外表凸起構造能夠有效屏蔽水力剪切力的作用,使污染物被沖洗去除的難度加大,進一步加劇膜污染的產生。

 

圖片27 

  3.3.膜外表結垢

 

  從圖4中能夠看出,兩種膜的結垢機制存在顯著的差別。TFC膜外表結垢來自膜的深處,呈現針棒狀,以玫瑰花瓣形由內而外展開,而CTA膜外表結垢比擬疏松,構成初期為較大的長條狀結垢。而由于它們較為脆弱,從膜組件取下時產生了破碎。因而得到很多小塊結垢,這些小塊結垢鋪散在整個膜外表。由SEM表征得到的觀測結果與AFM表征所得結果相吻合:TFC膜活性層具有更高的粗糙度,更容易產生愈加穩定的富集于膜外表深處的膜污染。

 

圖片28 

  3.4.EDS剖析

 

  取實驗前后的TFC膜和CTA實施外表能譜剖析(EDS),結果如表2所示:實驗前后,TFC膜外表C元素在膜外表的質量比降低67.99%,O、S元素質量比分別上升了30.33%、3.26%,并且新增了Ca元素,占膜外表質量比34.40%,而CTA膜外表C、O元素的質量比分別降落了45.49%、8.99%,新增了S、Ca元素,分別占比15.22%、39.26%。由此可推斷,兩種膜外表產生了由S、Ca元素參與構成的污染物。

 

圖片29 

  3.5.XRD測試

 

  取TFC膜外表污染物,運用X射線衍射(XRD)對污染物成分實施定性剖析。經檢測,與CaSO4·2H2O規范剖析圖譜比對(5),發現與此污染物的圖譜吻合,因而能夠肯定TFC膜和CTA膜外表的結垢為硫酸鈣晶體。

 

圖片30


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