络合-超滤-电解集成技术处理重金属废水的研究进展

文章编号:1007-8924(2003)04-0141-05络合-超滤-电解集成技术处理重金属废水的研究进展许振良3张永锋(华东理工大学化学工程研究所,上海200237)摘要:论述了胶束增强超滤、络合-超滤耦合过程、电化学法和络合-超滤-电解集成过程等重金属废水的处理方法.此外,利用络合-超滤-电解集成处理重金属废水,可实现废水回用和重金属回收,因而具有广阔的应用前景.关键词:重金属废水;胶束增强超滤;络合-超滤耦合过程;电化学;集成过程中图分类号:TQ028.8文献标识码:A重金属废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水.由于重金属难以生物降解和破坏,生物从环境中摄取重金属,并经体内或某些器官中高度富集,其富集倍数可达成千上万倍,水生动植物、陆生农作物都有这种现象.然后通过食物链进入人体,在人体的某些器官中积蓄起来构成慢性中毒,严重危害人体健康.震惊世界的水俣病和骨痛病就是分别由含汞废水和含镉废水污染环境所造成的.天然水体中的重金属虽只有微量浓度,但其毒性具有长期持续性.水体中某些重金属可在微生物作用下,转化为毒性更强的有机化合物.例如,无机汞在天然水体中可被微生物转化为毒性更强的甲基汞.此外,由于铬、镍等重金属的致癌作用,含有这些重金属的废水排放于环境,通过土壤和水,特别是某些重金属及其化合物能在鱼类及其它水生物体内以及农作物组织内累积富集,通过饮水和食物链的作用,对人类产生更广泛和更严重的危害.因此,人们对重金属污染源愈益重视,对其废水治理和排放标准日趋严格.通常,重金属废水的处理方法有化学沉淀法[1]、离子交换树脂法[2]和吸附法[3]等.实际上,这些重金属废水的处理方法都是一种污染转移,将废水中溶解的重金属转化成沉淀或是更加易于处理的形式,对这些物质最终的处置———通常是进行填埋.因此,重金属对环境的危害依然长期存在,常常造成对地下水和地表水的污染,对这种污染的治理常常需要付出更加昂贵的代价.近年来,环保工作者不断寻求更加安全和经济的方法来处理重金属废水,以减少或消除重金属在环境中的积累,并满足日益严格的环保要求.本文提出水溶性聚合物络合-超滤-电解集成过程处理重金属工业废水,以实现废水回用和重金属回收,解决重金属废水对环境的危害.1胶束增强超滤处理重金属废水80年代以来,国外开始研究一种新的水处理技术,以去除废水中的有机污染物和金属离子,即胶束增强超滤法(Micellar-enhancedUltrafiltration,简称MEUF),这是一种将表面活性剂和超滤膜耦合起来的新技术,国内的研究报道较少,国外也处于研究阶段.目前,胶束增强超滤使用的表面活性剂主要是有机合成的,如十六烷基氯化吡啶(CPCl)、十二烷基磺酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基三甲基溴化铵(CTABr)、十六烷基三甲基氯化铵(CTACl)、十二醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇铵(TADPS)和十六烷基三甲基溴化收稿日期:2003-06-02基金项目:上海市重点学科建设项目资助作者简介:许振良(1962-),男,江苏省江阴人,博士,教授,博导,从事膜科学与工程、集成分离工程和污水治理工程等教学与科研工作.3通讯联系人,E-mail:chemxuzl@ecust.edu.cn;电话:021-64252989.第23卷第4期膜科学与技术Vo1.23No.42003年8月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYAug.2003转载http://www.paper.edu.cn中国中国科技论文在线科技论文在线铵(CTABr)[4～12].这些有机合成的表面活性剂都有一定的毒性,它们随着透过液进入到处理过的废水中,造成了二次污染.因此,有的研究使用天然有机物,如卵磷脂[13,14]等具有表面活性剂功能的天然物质来代替这些有机物,这样即使这些物质进入到处理过的废水中去,由于它们无毒、易于生物降解,也不会对环境造成二次污染.某些阴离子与阳离子或非离子表面活性剂混合后具有协同作用,能形成较大的胶束,增强对金属离子的去除效果,如向SDS中添加9%的烷基酚聚氧化乙烯醚非离子表面活性剂时,Zn的去除率从48.6%增至93.7%[15,16].Ahmadi等[17]使用一种价格低廉、无毒、易生物降解的天然表面活性剂卵磷脂来处理重金属废水.对于5种重金属的混合体系,卵磷脂对它们的亲和性为:Cu>Cd～Zn>Ni;而对于一种重金属来说,亲和性为:Ni>Cu～Zn>Cd,卵磷脂对Pb没有吸附作用.Chu等[17]研究了各种工艺条件对MEUF处理重金属废水处理效果的影响.研究结果表明,表面活性剂与重金属离子的浓度比对重金属离子去除率起关键的作用,而超滤的操作压力对截留率基本上没有影响.Akita等[18]研究了用非离子表面活性剂