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表面活性剂胶团强化超滤去除水中的镉离子

作　者: 方瑶瑶
导　师: 曾光明；黄瑾辉
学　校: 湖南大学
专　业: 环境工程
关键词: 重金属表面活性剂膜镉胶团强化超滤
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

含镉工业废水来源于电镀行业、采矿尾渣沥出液、精炼煤工业和合成染料废水等各个行业。由于镉类重金属对人类的极大危害性,废水标准中关于重金属浓度的排放是非常严格的。传统处理重金属废水的技术总是有这样那样的缺点,或需要昂贵的试剂,或能耗很高。膜分离技术有易于插入整个工艺的优点,因此越来越多的用于废水处理。膜分离技术的优点有（1）在室温下操作;（2）膜组件面积可以根据废水流量而调整;（3）各种不同的膜组件已经工业化而非常易得。虽然可以采用孔径很小的反渗透或纳滤来截留重金属离子,但费用很高,而且渗透通量也很小。胶团强化超滤技术能够有效去除水中的金属离子。在重金属离子废水中加入阴离子表面活性剂,当其浓度大于临界胶团浓度时,就会形成大量两亲性的聚集体,称为胶团。金属阳离子就会被带负电荷的胶团吸引而吸附在胶团表面。然后将溶液通过孔径小到可以截留胶团的超滤膜,被吸附的金属阳离子也就随之被截留了。未被截留的离子和表面活性剂单体透过超滤膜到渗透液侧。因此渗透液中就只含很低浓度的表面活性剂和金属离子了。本文通过实验研究了单一阴离子表面活性剂和阴/非离子表面活性剂复配溶液的浓度和成分对胶团强化超滤去除水溶液中Cd²⁺效果的影响。实验用的阴/非离子表面活性剂分别为十二烷基硫酸钠（SDS）、Triton X-100和Brij 35,所用超滤膜的截留分子量是6000¹0000。实验结果表明通过胶团强化超滤技术去除水中的镉离子是可行的。我们考察了SDS浓度、Cd²⁺浓度、跨膜压力和pH值对Cd²⁺去除率和渗透通量的影响。当进料液SDS浓度为3.9 mmol·L^-1时,Cd²⁺的截留率为84.24%。这说明当SDS浓度低于临界胶团浓度时即对Cd²⁺有较大截留,这可能是由于浓差极化作用造成的。当进水为强酸性时（pH值﹤3）不利于镉的截留;跨膜压力对渗透通量影响较大。在一定范围内,阴/非离子表面活性剂复配体系在镉离子和SDS的截留方面都优于单一阴离子表面活性剂。X射线光电子能谱的研究证实SDS与Cd²⁺之间有弱化学吸附作用。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
插图索引  10-12
第1章绪论  12-27
  1.1 镉和镉的分布  12-13
  1.2 镉的污染效应  13-15
    1.2.1 镉对植物的危害  13
    1.2.2 镉对微生物的影响  13-14
    1.2.3 镉对人和动物的危害  14-15
  1.3 我国镉污染状况  15-17
  1.4 含镉废水的种类及特点  17-18
  1.5 含镉废水处理技术研究概况  18-25
    1.5.1 化学处理法  18-22
    1.5.2 物理化学处理法  22-24
    1.5.3 微生物法  24-25
  1.6 本课题的研究必要和目的  25-27
第2章胶团强化超滤  27-40
  2.1 超滤基本理论  27-31
    2.1.1 膜分离过程的定义和分类  27-28
    2.1.2 超滤过程和基本参数  28-31
  2.2 胶团强化超滤技术概况  31-40
    2.2.1 MEUF 的基本原理  31-32
    2.2.2 表面活性剂  32-34
    2.2.3 超滤膜的选用  34-37
    2.2.4 污染物  37
    2.2.5 主要操作条件  37-39
    2.2.6 浓缩液和渗透液中表面活性剂的回收和回用  39-40
第3章 SDS 胶团强化超滤去除水中的Cd2+  40-61
  3.1 前言  40
  3.2 实验部分  40-42
    3.2.1 阴离子表面活性剂SDS 简介  40-41
    3.2.2 实验材料与仪器  41
    3.2.3 实验流程  41-42
  3.3 结果与讨论  42-60
    3.3.1 进料液中SDS 浓度对MEUF 的影响  42-48
    3.3.2 进料液中镉离子浓度的影响  48-53
    3.3.3 进料液pH 值的影响  53-57
    3.3.4 跨膜压力的控制  57-60
  3.4 小结  60-61
第4章阴/非离子表面活性剂复配胶团超滤去除溶液中的镉离子  61-78
  4.1 前言  61
  4.2 表面活性剂的复配效应  61-65
    4.2.1 同系物对表面活性剂的影响  61-62
    4.2.2 无机盐对表面活性剂的影响  62
    4.2.3 有机物对表面活性剂的影响  62-63
    4.2.4 不同类型表面活性剂混合复配  63-65
  4.3 实验部分  65-69
    4.3.1 非离子表面活性剂Triton X-100 和Brij 35  65-68
    4.3.2 实验流程  68
    4.3.3 非离子表面活性剂检测方法  68-69
  4.4 结果与讨论  69-76
    4.4.1 渗透通量和回收比的变化  69-70
    4.4.2 对表面活性剂的截留  70-73
    4.4.3 对镉离子的截留  73-75
    4.4.4 与单一SDS 体系的比较  75-76
  4.5 小结  76-78
第5章 XPS 法研究SDS 胶团与镉离子作用机理  78-84
  5.1 X 射线光电子能谱基础知识  78-80
    5.1.1 XPS 的基本原理  78
    5.1.2 XPS 的仪器结构  78-79
    5.1.3 XPS 的应用  79-80
  5.2 实验方法和仪器  80-81
  5.3 实验结果与分析  81-84
结论  84-87
参考文献  87-97
附录A 攻读学位期间所发表的论文目录  97-98
附录B 阴离子表面活性剂SDS 的测定  98-101
附录C 原子吸收分光光度法测定镉  101-102
致谢  102

表面活性剂胶团强化超滤去除水中的镉离子

内容摘要

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