【摘要】： 膠團(tuán)強(qiáng)化超濾法是一種將表面活性劑技術(shù)和超濾技術(shù)結(jié)合的新型、高效的重金屬廢水治理方法。本文展開了膠團(tuán)強(qiáng)化超濾法處理含鎘廢水的機(jī)理與應(yīng)用基礎(chǔ)研究,研究中以十二烷基硫酸鈉(SDS)為表面活性劑,采用聚醚砜中空纖維超濾膜處理含鎘廢水,系統(tǒng)地研究了分離過程的各控制因素的影響,優(yōu)化了分離過程條件,并通過考察動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)與吸附規(guī)律,結(jié)合微觀檢測(cè),分析了膠團(tuán)強(qiáng)化超濾的作用機(jī)制。 研究中(1)從鎘污染現(xiàn)狀、含鎘廢水治理技術(shù)現(xiàn)狀、超濾和表面活性劑技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀以及膠團(tuán)強(qiáng)化超濾技術(shù)的現(xiàn)有成果出發(fā),提出研究的背景和目的;(2)進(jìn)行了廢水水質(zhì)環(huán)境下表面活性劑SDS臨界膠團(tuán)濃度和膠團(tuán)特性變化規(guī)律的研究,采用三種非離子型表面活性劑與SDS的復(fù)配,有效地降低臨界膠團(tuán)濃度;(3)對(duì)含鎘廢水進(jìn)行了膠團(tuán)強(qiáng)化超濾,實(shí)現(xiàn)Cd2+截留率97%以上,研究發(fā)現(xiàn)SDS膠團(tuán)與Cd2+的吸附過程遵循二級(jí)動(dòng)力學(xué)規(guī)律,符合Langmuir吸附等溫方程,屬于自發(fā)的吸熱過程,吸附作用力主要為相反電性的吸引;(4)對(duì)含鎘、含鋅、含鉛廢水以及混合體系進(jìn)行膠團(tuán)強(qiáng)化超濾,研究發(fā)現(xiàn)SDS膠團(tuán)對(duì)二價(jià)重金屬離子的吸附作用為Pb2+Cd2+Zn2+,當(dāng)溶液中多種二價(jià)重金屬離子存在時(shí),各離子之間存在與SDS膠團(tuán)的競爭吸附,競爭能力為Pb2+Zn2+Cd2+;(5)建立起基于超濾膜污染層性質(zhì)的滲透通量模型,揭示了膠團(tuán)強(qiáng)化超濾過程中的控制參數(shù)、膜裝置參數(shù)與滲透通量的關(guān)系,該模型可有效的預(yù)測(cè)橫向流膠團(tuán)強(qiáng)化超濾穩(wěn)態(tài)時(shí)的滲透通量變化規(guī)律,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證誤差率在4.77%～12.85%;(6)進(jìn)行了基于非離子型表面活性劑與離子型表面活性劑復(fù)配膠團(tuán)的強(qiáng)化超濾,顯著地減少了SDS的用量,降低滲透液中SDS的殘留量;(7)采用微孔泡沫氣浮深度處理膠團(tuán)強(qiáng)化超濾滲透液,出水中Cd2+達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中一類污染物最高濃度允許限值的要求。 研究結(jié)果表明,膠團(tuán)強(qiáng)化超濾法可以高效、快速的處理含鎘廢水,與微孔泡沫氣浮聯(lián)用后可以實(shí)現(xiàn)Cd2+的達(dá)標(biāo)排放,研究中將膠團(tuán)強(qiáng)化超濾與微孔泡沫氣浮聯(lián)用,僅通過微氣泡即同時(shí)實(shí)現(xiàn)含鎘廢水中Cd2+和表面活性劑的深度處理,并將膠團(tuán)強(qiáng)化超濾和微孔泡沫氣浮工藝聯(lián)用改進(jìn)作為減少表面活性劑用量的重要手段;建立起基于超濾膜污染層性質(zhì)的滲透通量模型,克服了凝膠層阻力和膜阻力在實(shí)際應(yīng)用中不易測(cè)定的缺點(diǎn);采用微觀檢測(cè)方法推斷膠團(tuán)和重金屬離子結(jié)合作用類型,從微觀上檢測(cè)膠團(tuán)強(qiáng)化超濾過程中膠團(tuán)與重金屬離子的吸附機(jī)理。 以上研究針對(duì)膠團(tuán)強(qiáng)化超濾處理含鎘廢水過程中膠團(tuán)的聚集自組裝控制、膠團(tuán)與重金屬作用機(jī)制等關(guān)鍵問題進(jìn)行了探討,為實(shí)現(xiàn)膠團(tuán)強(qiáng)化超濾在重金屬工業(yè)廢水治理中的應(yīng)用和推廣奠定基礎(chǔ),具有較好的理論意義和實(shí)際應(yīng)用前景。
【圖文】：

保味和熱敏性物質(zhì)的處理；5、適合稀溶液中微量大分子物質(zhì)的濃縮；6、能將不同分子量的物質(zhì)分落，保證超濾液純凈[37]。理�？梢岳斫獬膳c膜孔徑大小相關(guān)的篩分過程。以濾膜為過濾介質(zhì)。在一定的壓力下，當(dāng)水流過膜分子物質(zhì)透過膜，而阻止水中的懸浮物、膠體、過，以達(dá)到溶液的凈化、分離與濃縮的目的[37]。及結(jié)構(gòu)超濾膜的材料有機(jī)高分子材料和無機(jī)材料兩大類類、聚砜類、聚烯烴類、含氟類材料等，無機(jī)制7]。超濾膜多為不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，由表層和多孔層組成后者起支撐作用[37]。

膠團(tuán)強(qiáng)化超濾法處理含鎘廢水的機(jī)理與應(yīng)用基礎(chǔ)研究膠團(tuán)特性膠團(tuán)的大小團(tuán)的大小可以用締合成一個(gè)膠團(tuán)粒子的表面活性分子或離子的平均數(shù)數(shù)來衡量[87]，通常采用光散射法的“分子量”來確定膠團(tuán)的聚集數(shù)[88]，散－黏度法、電泳淌度法、超離心法等測(cè)定[89]。膠團(tuán)的聚集數(shù)可以從甚至上萬。膠團(tuán)的形狀面活性劑膠團(tuán)的形狀隨表面活性劑的濃度而變化，包括球形膠團(tuán)、臘狀膠團(tuán)和層狀膠團(tuán)等，如圖 1.4 所示[86]。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：X703

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