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马来酸—丙烯酸共聚物络合—超滤处理重金属废水

作 者: 毛廉君
导 师: 邱运仁
学 校: 中南大学
专 业: 化学工程与技术
关键词: 马来酸-丙烯酸共聚物 络合-超滤 重金属废水 选择分离
分类号: X703
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要


络合-超滤技术应用于重金属废水处理,具有操作简单、无相变、选择性较好、处理效率高、易实现对金属资源的回收等优点。选择具有高络合量的水溶性聚合物并研究其操作条件,对络合-超滤技术处理低浓度重金属废水具有重要意义。本文以工业马来酸-丙烯酸共聚物(PMA-100)为络合剂,采用自制的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)中空纤维超滤膜,研究了对单一重金属离子(Cu2+、Zn2+、Ni2+和Mn2+)的去除效果以及Cu2+和Mn2+混合溶液的选择性分离。采用电位和电导滴定法分析了马来酸-丙烯酸共聚物(PMA-100)的解离特性,初步考察了与金属离子的络合反应动力学,同时对PMA-100与不同金属离子的络合能力进行了比较。结果表明,其羧基含量为9.5mmol/g,解离平衡常数pKmH=6.74。pH=6.0时,一定量的PMA-100与Cu2+、Zn2+、Ni2+和Mn2+在5min内完成络合,对应的络合效率分别为99.8%、98.8%、99.0%和99.6%。以上金属离子与PMA-100络合能力的顺序为:Cu2+>Zn2+>Ni2+>Mn2。以Cu2+和Mn2+为研究对象,分别考察了聚合物-重金属络合物的浓缩-解络过程。研究表明,截留液中铜和锰的浓度由初始的10mg/L增大到近100mg/L时,对应的膜通量分别衰减了12.6%和15.2%。经解络合-洗涤,实现了PMA-100的再生,再生的PMA-100在pH=6.0,聚合物/重金属质量比(P/M)为6下,对Cu2+和Mn2+的截留率分别为97.3%和98.2%。选择性分离等质量浓度(10mg/L)的含Cu2+和Mn2+混合离子溶液,在全循环模式下得出较佳分离条件:pH=5和P/M=6,对应的Cu2+和Mn2+的截留率分别是99.0%和29.2%。以此条件进行浓缩分离,当浓缩倍数为10时,Cu2+和Mn2+的浓度由最初的10mg/L分别增至99.3mg/L和31.8mg/L。继续用pH=5.0的水洗涤,截留液中Cu2+浓度约为99.0mg/L,而Mn2+的浓度降至8.2mg/L,基本实现了两者的分离。图40幅,表6个,参考文献79篇。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-23
  1.1 重金属废水概述  9-10
    1.1.1 重金属废水的来源与危害  9-10
    1.1.2 我国重金属废水排放标准  10
    1.1.3 我国水环境重金属污染现状  10
  1.2 重金属废水传统处理方法  10-12
    1.2.1 化学沉淀  10-11
    1.2.2 吸附  11
    1.2.3 离子交换  11
    1.2.4 电化学  11-12
    1.2.5 反渗透和纳滤  12
  1.3 络合-超滤技术在重金属废水处理中的研究  12-21
    1.3.1 超过滤  12-16
    1.3.2 络合-超滤耦合过程  16-20
    1.3.3 络合-超滤技术处理重金属废水研究进展  20-21
  1.4 本课题研究工作  21-23
    1.4.1 研究背景及意义  21-22
    1.4.2 研究思路及内容  22-23
2 实验部分  23-29
  2.1 实验药品和仪器  23-24
  2.2 中空纤维膜管和实验装置  24-25
  2.3 分析方法  25-26
    2.3.1 金属离子浓度的测定  25-26
    2.3.2 马来酸-丙稀酸共聚物浓度的测定  26
    2.3.3 操作压力  26
    2.3.4 截留率和透通量  26
  2.4 实验内容  26-29
    2.4.1 电位和电导滴定  26-27
    2.4.2 全循环络合-超滤  27-28
    2.4.3 浓缩,洗涤络合-超滤  28-29
3 马来酸-丙烯酸共聚物与金属离子的络合特性  29-36
  3.1 共聚物PMA-100的解离特性  29-31
  3.2 共聚物PMA-100与金属离子络合速率  31-32
  3.3 共聚物与不同金属离子络合能力的比较  32-35
    3.3.1 电位滴定比较  32-33
    3.3.2 络合竞争比较  33-35
  3.4 本章小结  35-36
4 络合-超滤处理单一重金属离子的研究  36-50
  4.1 全循环过程  36-43
    4.1.1 pH的影响  36-38
    4.1.2 聚合物/重金属离子质量比(P/M)的影响  38-39
    4.1.3 外加盐的影响  39-41
    4.1.4 操作压力的影响  41-42
    4.1.5 流量的影响  42
    4.1.6 运行时间的影响  42-43
  4.2 超滤浓缩过程  43-44
  4.3 解络合-超滤过程  44-48
    4.3.1 解络合时间  44-45
    4.3.2 膜通量随时间的变化  45-46
    4.3.3 聚电解质再生及循环利用  46-48
  4.4 本章小结  48-50
5 络合-超滤选择性分离Cu~(2+)和Mn~(2+)的研究  50-54
  5.1 全循环模式下影响分离因素的讨论  50-52
    5.1.1 pH的影响  50-51
    5.1.2 聚合物/重金属离子质量比(P/M)的影响  51-52
  5.2 选择性分离浓缩过程  52-53
  5.3 本章小结  53-54
6 结论  54-56
参考文献  56-62
攻读硕士期间主要研究成果  62-63
致谢  63

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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