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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。
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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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