胶束强化超滤技术处理含低浓度Ni2 废水

在反应堆二回路水中主要含有低浓度活化产物，这些活化产物的一大部分是一些放射性金属离子，如Ni2+、Co2+、Mn2+、Cr3+、Fe3+等，因此，处理低放废水主要就是处理这些放射性核素离子。本文利用胶束强化超滤技术[1]，选用Ni2+为目标离子，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）作为吸附载体，对模拟低放废水进行处理。1试验方法1.1膜组件的选择超滤膜组件采用天津膜天膜科技有限公司的MIF-1A型内压式中空纤维超滤膜，膜材质为聚偏氟乙烯（PVDF），膜面积0.2m2，外形尺寸Ф50mm×386mm，膜孔径为0.1μm，对应的截留分子质量约为150kD。1.2操作方法试验选用Ni2+为目标离子，模拟废水中Ni2+的质量浓度约为5mg·L-1。SDBS浓度设定在1CMC，SDBS的临界胶束浓度CMC为1.2mol·L-1[2]。每组试验后，依次用0.37%wt的稀盐酸及去离子水对超滤膜进行清洗，使超滤膜纯水通量恢复至初始状态。1.3测量方法1.3.1SDBS浓度的测定方法SDBS的浓度采用双波长紫外分光光度计测定。测量原理：当低于其CMC时，SDBS于波长223nm处存在特征吸收峰，可用紫外分光光度计测定其吸光度[3]，并做出吸光度－浓度曲线用于含量测定。测量方法：定量稀释样品，使其SDBS浓度低于0.5mol·L-1，于223nm波长处测量紫外吸光度。标准曲线的绘制：配取一系列浓度SDBS溶液，测定溶液吸光度，绘制SDBS的吸光度－浓度标准曲线。SDBS的拟和曲线方程为：y=2.31787x（1）式中，y为SDBS浓度，x为吸光度值。拟和曲线的相关度值R=0.99977。1.3.2Ni2+的浓度的测定Ni2+的浓度采用TAS-986型原子吸收分光光度法测定，具体操作按照标准GB11912－89中的步骤进行测定。1.3.3截留率的测定Ni2+和SDBS截留率R的计算采用式（2）：R=C0-C1C0×100%（2）式中，C0为超滤前原水中Ni2+或SDBS的浓度；C1为超滤后透过水中Ni2+或SDBS的浓度。2结果与讨论2.1SDBS的浓度对Ni2+截留率的影响胶束强化超滤技术处理含低浓度Ni2+废水郭伟1，刘瑜2，贾铭椿3，姚青旭3（1.海军驻431厂军代表室，辽宁葫芦岛125000；2.总后军事交通运输研究所，天津300161；3.海军工程大学，湖北武汉430033）摘要：以表面活性剂SDBS为吸附载体，研究了胶束强化超滤（MEUF）对低浓度放射性废水中的金属离子核素Ni2+的处理效果。研究表明，在表面活性剂浓度为1.0mol·L-1、溶液pH为9时，MEUF对Ni2+的截留率达到95%，表明了MEUF在低浓度放射性废水中良好的应用前景。关键词：胶束强化超滤；临界胶束浓度；截留率中图分类号：TQ028.8文献标识码：A文章编号：1000-3770(2010)07-0070-004收稿日期：2009-08-11作者简介：郭伟（1983－），男，助理工程师，研究方向为动力工程联系作者：姚青旭，博士研究生；联系电话：13971163041；E-mail：ahyao1688@yahoo.com.cn第36卷第7期2010年7月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.36No.7Jul.,201070溶液中Ni2+质量浓度为4.90mg·L-1，溶液温度为25℃，操作压力为0.08MPa。图1所示为Ni2+在不同SDBS浓度下的截留率曲线。由图1可以发现，在表面活性剂SDBS加入浓度很低时，Ni2+就表现出来很强的截留率，其截留率在SDBS浓度为0.96mol·L-1时就已达到97%。这是因为，SDBS是弱酸强碱盐，在水中SDBS溶液呈碱性。在碱性条件下，溶液中H+量很少，与Ni2+在胶束表面吸附的竞争不明显，同时Ni2+在碱性条件下水解作用强，与OH-形成水解产物聚合形成大分子的胶体，所以可以实现很高的截留率。表面活性剂浓度继续增加到2mol·L-1，截留率达到最大值98.8%，之后截留率不再随SDBS浓度的增加而变化。2.2Ni2+的质量浓度对Ni2+截留率的影响在25℃下，溶液中SDBS的浓度分别为0.5mol·L-1和1.23mol·L-1时，不同Ni2+质量浓度对其截留率的影响如图2所示。可以看出，在SDBS浓度为1.23mol·L-1时，Ni2+的截留率基本保持在90%～95%的范围，只是在质量浓度大于8mg·L-1后，截留率稍有下降。在SDBS浓度为0.5mol·L-1时，Ni2+截留率只在较低浓度下保持稳定，在Ni2+质量浓度大于4mg·L-1后，Ni2+截留率随浓度增加下降更明显。这说明，在Ni2+质量浓度较低时，胶束上的吸附空位较多，吸附未饱和，增加的Ni2+仍可以被胶束吸附；当N