【摘要】： 本論文針對泡沫分離法處理膠團強化超濾滲透液的機理及應用基礎進行研究。采用十二烷基硫酸鈉(SDS)為表面活性劑,系統(tǒng)地研究了泡沫分離過程主要參數(shù)的影響規(guī)律,優(yōu)化了分離過程條件,考察了混合金屬離子泡沫分離的選擇性,研究了組合工藝對分離效果的影響,并通過考察SDS表面化學性質及泡沫性能,氣泡尺寸分布,泡沫分離動力學過程,分析了泡沫分離過程的作用機制。 首先綜述重金屬污染現(xiàn)狀及危害,介紹膠團強化超濾和泡沫分離技術在環(huán)境保護中的應用前景及存在問題,提出研究目的和內容;其次進行了SDS表面化學性質、膠團特性及泡沫性能的研究。25℃時純水中SDS臨界膠團濃度為7.8×10-3mol/L。SDS表面吸附分子橫截面積為0.46nm2,表面活性劑分子呈單分子層垂直排列。用Langmuir經(jīng)驗吸附方程回歸分析得到飽和吸附量Γm為3.6×10-10mol/cm2。溫度、重金屬離子濃度、pH值、電解質、乙醇對SDS的CMC有明顯影響。SDS膠團化過程為自發(fā)進行的熵驅動過程。SDS濃度,pH值,溫度,電解質,乙醇,重金屬離子濃度對泡沫性能影響顯著,振蕩和通氣兩種方法評價SDS泡沫性能的變化規(guī)律基本一致;接著考察了在不同空氣流量、SDS濃度,離子強度條件下泡沫分離設備的氣泡特性,通過圖像識別軟件IPP6.0研究氣泡大小及分布,氣泡大小最直接的影響因素是分離裝置孔徑的大小,泡沫分離過程中操作參數(shù)對氣泡直徑也有影響。在實驗條件下產(chǎn)生的氣泡平均直徑均在2mm以下;采用泡沫分離技術處理膠團強化超濾滲透液,取得良好的效果,處理后金屬Cd2+離子濃度小于0.1mg/L,出水水質達到國家污水綜合排放標準。泡沫分離Cd2+動力學研究符合一級動力學方程,空氣流量、溫度、pH值、表面活性劑SDS濃度對分離速率常數(shù)k有明顯的影響;對混合金屬離子廢水進行泡沫分離,研究發(fā)現(xiàn)表面活性劑SDS對三種金屬離子有一定的選擇性;最后對膠團強化超濾與泡沫分離組合工藝進行研究,組合工藝明顯降低表面活性劑SDS用量,相比于單一MEUF,工藝聯(lián)用后,大大降低了出水中SDS濃度,提高重金屬離子分離效率。 本論文采用圖像分析法考察了氣泡尺寸分布,研究了泡沫分離過程的動力學及混合金屬離子的選擇性,初步探討了泡沫分離過程的機理。同時對泡沫分離過程參數(shù)控制、工藝優(yōu)化等問題進行研究。結果表明,運用泡沫分離技術處理膠團強化超濾滲透液,處理后金屬Cd2+可以達標排放;將MEUF-FF聯(lián)用能明顯降低SDS用量,降低SDS出水濃度,提高重金屬離子分離效率。組合工藝能使各種處理技術綜合應用,揚長避短,為重金屬廢水凈化提供廣闊的發(fā)展前景和應用價值。
【圖文】：

溶液中的表面活性劑為減少界面能形成膠團；二是熵驅動機理，水是由強的氫鍵生成的正四面體型的冰狀分子和非結合的自由水分非極性的烴類分子溶解時，將助長這種水結構。于是水分子會在表面水碳氫鏈的周圍形成有序的冰山結構，當表面活性劑形成膠團時，冰破壞，回復成自由水分子，使體系的無序狀態(tài)增加，熵值增加[40]。膠團特性 膠團的大小團大小的度量是膠團聚集數(shù) n，即締合成一個膠團的表面活性劑分子(數(shù)。通常采用光散射法測定膠團聚集數(shù)，也可以用擴散法、超離心法定[40]。 膠團的形狀團的形狀隨表面活性劑的濃度變化而變化，包括球形膠團、扁球膠團層狀膠團等，如圖 1.4 所示[40]。

圖 1.5 膠團結構示意圖Fig.1.5 Scheme of micelle structure團作用活性劑在溶液中的濃度達到臨界膠團濃度以后，便會在溶液內散狀態(tài)聚集成膠團，改變了物系的界面狀態(tài)，并產(chǎn)生乳化、起1]。活性劑在 MEUF 中的應用UF 中使用哪種表面活性劑，要根據(jù)具體情況來確定，主要考慮子量，低 CMC，，低克拉夫點。使用的表面活性劑還要與待去根據(jù)待去除物的種類和性質來選擇。去除重金屬離子時，通�；钚詣┤コ栯x子金屬，選擇陽離子型表面活性劑去除陰離子 中 常 用 于 去 除 重 金 屬 離 子 的 表 面 活 性 劑 有 ： 十 二 烷 基 、十六烷基氯化吡啶(CPC)[46]、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)[CA)[47]、牛黃膽酸(TCA)[47]、聚氧乙烯基苯醚(PONPE)[48]等。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：X703

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 趙曉東,李巨峰,楊世光;N-烷基-β-氨基丙酸型兩性表面活性劑的合成及其泡沫性能研究[J];日用化學工業(yè);1998年06期

2 胡必彬;我國十大流域片水污染現(xiàn)狀及主要特征[J];重慶環(huán)境科學;2003年06期

3 朱一民,沈巖柏,魏德洲;海藻酸鈉吸附銅離子的研究[J];東北大學學報;2003年06期

4 李軍;鐵氧體沉淀法處理重金屬廢水[J];電鍍與環(huán)保;1999年01期

5 馮欣,李宏偉;金相組織顯微圖像分析及實現(xiàn)[J];遼寧工程技術大學學報(自然科學版);2001年06期

6 劉有才,鐘宏,劉洪萍;重金屬廢水處理技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];廣東化工;2005年04期

7 丁慧君，顧燕梁，張?zhí)m輝，趙國璽;碳氟醇對陽離子表面活性劑表面活性及膠團反離子結合度的影響[J];高等學�；瘜W學報;1994年08期

8 張?zhí)m輝，蔡舟夫，丁慧君，趙國璽;四乙銨離子對陰離子表面活性劑及其混合體系的表面活性和膠團形成的影響[J];高等學�；瘜W學報;1994年12期

9 周莉,劉波;PEP與陰離子表面活性劑復配體系泡沫性能的研究[J];功能高分子學報;2001年04期

10 沈晴,解慶林,王敦球;三種處理重金屬廢水的生物方法[J];廣西科學院學報;2005年02期

本文編號：2628864