胶团强化超滤技术处理金属离子废水

2o04Vo1．2O中国给水排水CHINAWATER&WASTEWATERNo．7胶团强化超滤技术处理金属离子废水许柯，曾光明，黄瑾辉，刘萍(湖南大学环境科学与．T-程系，湖南长沙410082)摘要：介绍了一种处理金属离子废水的新技术——胶团强化超滤(MEUF)，探讨了影响去除效果的各种因素，并指出了存在的问题，实践表明该技术具有较好的应用前景。关键词：胶团强化超滤；表面活性剂；金属离子中图分类号：X703．1文献标识码：B文章编号：1000—4602(2004)07—0040—03MicelleEnhancedUltrafiltrationTechnologyforTreatmentofWaste-waterContainingMetalIonsXUKe，ZENGGuang-ming，HUANGJin—hui，LIUPing(DeptofEnvironmentalScienceandEngineering，HunanUniversity，Changsha410082，China)Abstract：AlleWtechnologyfortreatmentofwastewatercontainingmetalions——miceUeen—hanceduhrafihration(MEUF)wasintroduced．Allfactorsaffectingremovaleffectwerediscussed，andtheproblemsexistinginthetechnologywerepresented．ThepracticeshowsthatMEUFwillbecomeapromis—ingtechnologyforremovalofmetalions．Keywords：MEUF；SUrfactant；metalions1979年I_eung等首先使用了胶团强化超滤(MEUF)来去除废水中的金属离子，通过投加表面活性剂使得超滤膜也能去除金属离子，从而降低了该工艺的费用，同时又具有设备简单、操作方便、去除率高的特点。1技术原理胶团强化超滤技术即将表面活性剂(SAA)投加到水中，当浓度低于临界胶团浓度(cmc)时，SAA以单体形式分布在溶液中，近似于理想溶液。如果溶液中SAA的浓度超过了cmc，那么SAA分子就会聚集在一起，形成球形胶团。这种胶团通常由5O～150个SAA分子组成，分子质量相当大，其粒径为0．005～0．Olm。如果投加的是离子型SAA则形成的胶团表面带高电荷，能通过静电作用吸附水中的金属离子，例如阳离子型SAA能吸附水中的阴离子(如CrO一)，阴离子型SAA能吸附水中的阳离子(如重金属离子)。选用合适孔径的超滤膜即可截留胶团，而达到去除绝大部分离子的效果。透过液可直接排放或者回用，浓缩液含高浓度SAA和金属离子，可进一步处理、回收。1．1表面活性剂表面活性剂溶液开始大量形成胶团的浓度就是临界胶团浓度，cmc越小则表面活性剂的使用效率越高。离子表面活性剂的溶解度随温度的变化存在明显的转折点，即在较低的一段温度范围内随温度上升非常缓慢，当温度上升到某一定值时其溶解度随温度上升而迅速增大，这个温度即为克拉夫点(Krafftpoint)。选择表面活性剂要考虑以下几个原则：①低cmc，能减少表面活性剂的用量以及透过液中表面活性剂的含量；②分子质量高，能形成大的胶团，便于采用大孔径超滤膜，同时具有较好的生物降解性；③低Kraftpoint，有利于在低温下操作。通常选择阴离子型表面活性剂去除阳离子。选择阳离子型表面活性剂去除阴离子，常用的有十二·40·2004Vo1．20中国给水排水NO．7烷基磺酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基氯化吡啶(CPC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)等。但也有文献报道采用非离子型SAA去除离子，如ShigendoAkitaa等采用壬基苯基聚乙氧基醚(PONPEs)去除Au(HI)(AuC14)。将离子型表面活性剂和少量非离子型表面活性剂混合后，对金属离子仍有较高的去除率，同时混合型表面活性剂的cmc低于纯离子型表面活性剂，从而能够减少表面活性剂的用量，降低透过液中表面活性剂的浓度。MohamedAoudia等用SDS／NPE混合型表面活性剂去除Cr¨，当NPE物质的量分数>0．2时，Cr“去除率>99．5％。1．2金属离子MEUF主要用于去除重金属离子(如Cd“、cu¨、Ni¨、Pb¨、zn¨、CrOj一、Cr)以及其他离子[如AuC14、Fe(CN)一等]。MEUF既能去除某一种金属离子，也能同时去除几种金属离子，或者选择性去除某一种金属离子，且都有很高的去除效率。用CTAB去除CrO：一，当CrO：一的浓度为0．1—1mmol、压力为(1—1．5)×10Pa时，不同浓度CT