膜分離技術在重金屬廢水處理中的應用

     重金屬廢水中含有汞、鉻、鎘、鉛、鋅、鎳、銅、鈷、錳、鈦、釩、鉑和鉍等重金屬，廢水中的重金屬具有以下特點：a.不能被微生物降解，只能在各種形態間相互轉化、分散。 b.重金屬毒性以離子態存在時較為嚴重。c.能被生物富集于體內，既危害生物，又通過食物鏈危害人體。所以必須對重金屬進行處理，使其達標后才可以排放。重金屬廢水處理方法主要有化學沉淀法、氧化還原法、吸附法等，下面，江蘇銘盛環境帶您了解膜分離技術在重金屬廢水處理中的應用。

  膜分離技術與傳統方法相比，其具有脫除率高、能耗少、占地面積小、污染低等優勢。在水處理膜中，由于多孔且成本低廉，聚合物膜被普遍用于工業污水處理。常用的聚合物膜材料是醋酸纖維素、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯(PP)、聚醚砜(PES)和聚砜(PSF)等，常用的陶瓷膜材料包括氧化鋁、氧化鋯、二氧化硅、二氧化鈦、氧化物混合物和燒結金屬等。

  水處理膜有五大典型過程：微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)及電滲析(ED)。這些過程基本相同，但是在孔結構(孔徑、孔徑分布和孔隙率)、膜滲透性和工作壓力方面有一些差異，如表1所示。

一、微濾(MF)和超濾(UF)

  微濾和超濾具有很多的相似性。首先，兩者均為較低跨膜壓力驅動的孔徑過濾方式；其次，微濾用于分離廢水中的懸浮顆粒，而超濾可用于截留大分子物質、膠體物質等，但均無法單獨截留水合或絡合形態的重金屬離子。若將重金屬離子轉變為粒徑較大的離子，就可以與微濾或者超濾相結合來分離重金屬離子。目前主要有沉淀-微濾、膠束強化超濾(MEUF)、聚合物強化超濾(PEUF)等工藝。

二、納濾(NF)

  納濾技術有操作簡單、可靠性高、低能耗、效率高等優點，并克服了常規技術的操作缺陷。NF工藝去除重金屬分為三個基本步驟。首先是預處理。待處理水體需要在進入系統之前進行處理，以減少結垢。通常使用的方法是預過濾、凝結-過濾、凝結-沉淀、凝結-吸附、絮凝-過濾、離子交換和化學調節。然后是膜分離過程。NF膜的截留是空間位阻(中性溶質)、Donnan和介電效應(帶電溶質)共同作用的結果。再進行后處理，即滲余側水的進一步處理和滲透側重金屬的回收。

三、反滲透(RO)

  反滲透是由壓力驅動、以半透膜為主要元件的水處理工藝。廢水的反滲透過濾過程一般分為三步：首先，溶液中的水被吸附到膜表面;然后，由于濃度梯度的存在，水分子沿梯度向下移動到膜的滲透側;蕞后，水分子擴散到滲透側形成純凈水，滲余側為富重金屬溶液。反滲透分離效率與溶質的性質有關，如分子量大小，電荷排阻以及溶質、溶劑和膜之間發生的物理化學作用。

四、電滲析(ED)

  電滲析(ED)是一種以直流電場為驅動力，使離子選擇性透過膜的過程。大多數ED工藝都使用離子交換膜。該膜有兩種基本類型：陽離子交換膜(CEM)和陰離子交換膜(AEM)。該工藝已廣泛應用于海水淡化、工業污廢水處理及制鹽等方面。事實證明，ED在重金屬廢水處理中是一種有效方法。

  相比傳統工藝，膜分離具有能耗低、分離效率高、可耦合性良好等優勢，被應用重金屬廢水處理是重金屬離子脫除中。但是，水處理膜常常伴有膜污染和壽命短等問題。開發新的膜材料已成為研發人員的首要任務。

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