疏水性PTFE微孔膜处理含Cr_III_稀溶液的实验研究

疏水性!#$微孔膜处理含%&’((()稀溶液的实验研究李晓红*+,刘作华*+,-+,杜军-+,陶长元-!!!!!!*.,重庆大学资源及环境科学学院教育部西南能矿资源开发与环境灾害控制重点实验室!重庆/000//-.重庆大学化学化工学院+重庆/000//)废水中的三价铬在自然环境中容易转化为毒性更强的六价铬#控制并回收废水中的三价铬可达到节约资源和降低污染的目的#采用减压膜蒸馏2345)分离装置!实验探讨了不同平均孔径大小的聚四氟乙烯6!#$)微孔膜对处理含铬6((()溶液的膜通量$截留率等影响!研究了进料浓度$进料温度对分离性能的影响#实验结果表明!对于膜孔径较小的膜!膜内的传质阻力成为主要因素!膜内的传质是345过程的控制步骤#减压膜蒸馏聚四氟乙烯微孔膜三价铬溶液70-8.89*000:;<<06-00=>0?:00*-:0;电镀$铬鞣等行业产生的含铬废水中含有大量的六价铬和三价铬#目前常用的含铬废水处理方法是还原:固液分离法#该方法的基本原理是以铁屑或硫酸亚铁作还原剂+,先将%&?@,还原为%&;@+,调节AB值后加入絮凝剂将%&;@,絮凝沉淀+,然后进行固液分离+,以达到对含铬废水进行处理的目的C*D#该法以操作简便$投资较少$运行费用低$适应性较强而被普遍认可和采用#然而!处理后的溶液中仍含有一定量的%&;E!排入地表水中后!%&;F可能造成已转化的铬离子再发生逆转而形成危害性较大的%&?G+,使处理前功尽弃+,甚至会由于扩散造成更为严重的污染C-+;D#从环境保护及污染物控制角度出发!含铬废水必须严格处理而从资源充分利用角度出发!应考虑回收利用废水中的铬#因此!开发对三价铬废水处理与回收技术是一项十分重要的措施#减压膜蒸馏是一种新型的膜分离技术!将该技术应用于含铬水溶液的处理已有一定的进展C/:平板膜!北京塑料研究所提供%&%H;!重庆化医’集团>公司提供&分析纯’55I:**9型电导率仪!上海雷磁仪器厂减压膜蒸馏装置!本研究组组装#不同浓度的含%&’(((>溶液用蒸馏水配制而成!冷侧压力保持在=.;;J!K!进料液AB控制在;L/#过程分离性能用膜通量!&JMNO-(P’和截留率6Q>来表征#!R#N$(%R&ST:&UVW&ST!*00X式中!#为冷侧馏出液质量JM$为有效膜面积O-%为运行时间P&ST为进料液电导率INO&UVW为冷侧馏出液电导率INO#由图*可知!随着进料温度的升高!过程膜通量呈指数增大的趋势#在相同的进料浓度下’?0OMNY>!收稿日期%-00/:0/:-*基金项目%国家自然科技基金重点项目&=0;;/0?0’及重庆大学应用基础研究资助项目&-00;0-8’作者简介%李晓红&*Z=Z:’!男!博士!教授!博士生导师!主要研究方向为环境灾害控制及水射流联系电话%0-;:?=***-;*$:OKSH1HSV[VUPVK\]^V._‘V.]T#第;*卷第?期-00=年?月3UH.;*,aU.?,,hVT.+-00=*-DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2005.06.004孔径大的PTFE微孔膜!其过程膜通量也随之增大由图2可知!过程的截留率随进料温度的升高变化不大!离子截留率均保持在90!以上实验中还发现!随着膜使用时间的延长!截留率有增加的趋势!这被认为是由于膜污染造成膜孔堵塞!避免了热侧溶液直接进入膜孔而增大了截留率!但降低了过程膜通量采用孔径为0.20!m和0.40!m的PTFE膜处理三价铬溶液的膜通量大小比较接近因而!从能源综合利用和减压膜蒸馏过程的膜分离性能来看!进料温度为60较经济合理采用孔径分别为0.1!m#0.2!m#0.4!m的PTFE微孔膜!进行三价铬离子溶液的减压膜蒸馏实验!结果如图3#图4和图5所示从图中看出膜通量随进料中铬离子浓度的增大而降低!而对铬的截留率均大于96!实验中发现!孔径为0.1!m的PTFE微孔膜容易受膜污染而堵塞膜孔!导致膜通量降低因而!采取消除或降低膜污染的措施$如超声波%是十分必要的从图3#图4和图5还可知!进料浓度对膜通量的影响程度远小于进料温度对过程膜通量的影响实验结果表明!膜通量随进料温度的升高呈指数增加!而随进料浓度的增大呈线性降低2.3从图6可知!孔径为0.5!m的PTFE微孔膜的截留率降低至16%在相同的进料条件下!孔径大的微孔膜处理三价铬溶液!其膜通量也较大如孔径0.4!m的PTFE膜!其膜通量大于同等条件下孔径为0.1!m#0.2!m的PTFE膜的膜通量!但孔径较小图5进料浓度对膜分离性能影响(0.40!m膜)图4进料浓度对膜分离性能影响(0.20!m膜)图1进料温度与膜通量的关