论文总字数：18699字

摘 要

纳滤作为一种新型的绿色环保技术，有着能耗低、浓缩废水易于回收、对电解质去除效果好等优点，在重金属废水处理领域非常有前景，但关于纳滤除镉的研究却少有报道。

本文采用DK纳滤膜对Cd(NO₃)₂体系进行纳滤实验,考察膜面流速、跨膜压差、浓度、pH对DK膜截留性能的影响。在实验中，控制温度在25 ℃，待实验体系稳定之后分别在浓缩液侧和渗透侧取样，通过测定电导率的值计算截留率。结果表明：膜面流速的增加能减轻浓差极化，使得通量和表观截留率得到提高；随着操作压力的增加,截留率升高；结合DSPM-DE模型发现Cd(NO₃)₂浓度的增加会导致荷正电密度(X_d)增大，截留率增加；随着pH的增大，DK膜表面羧酸根（RCOO^—）基团数量增大，膜的荷正电性削弱，截留率降低。

关键词：DK膜 截留率 DSPM-DE模型

Interception Performance Research of nanofiltration membrane

Abstract

Nanofiltration , as a new type of green technology, has the advantages of low energy consumption, easy recovery of concentrated wastewater, and the electrolyte removal effect . It will be very promising in heavy metal wastewater treatment but studies on NF romoving Cd have rarely been reported.

Experiments were taken out for Cd(NO₃)₂ nanofiltration system (DK membrane) and characterized by DSPM model. Single salt solution Cd(NO₃)₂ was filtrated with a commercially avail-able DK nanofiltration membrane to evaluate effects of cross-flow velocity,pres-sure,concentration,as well as pH on the membrane performance.Results revealed that the concentration polarization effect strongly decreases when increasing thecross-flow velocity.Cadmium nitrate rejection and permeate flux increased with the increased operating pressure. The increased pH lead DK membrane to hasmore RCOO^— so that the positive charge density became smaller.DSPM-DE m-odel analysis showed that the DK membrane’s performance depends on the charge nature.

Key words:nanofiltration;rejection;model;charge density

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 含镉废水危害 1

1.2 含镉废水的处理 1

1.3 纳滤膜的研究背景及最新研究进展 2

1.4 纳滤膜的荷电性质及其孔结构 2

1.4.1 纳滤膜的荷电性质 3

1.4.2 纳滤膜的孔结构 3

1.5 纳滤模型及纳滤分离进程机理 3

1.5.1 电荷模型 3

1.5.2 非平衡热力学模型 4

1.5.4 细孔模型 4

1.5.5 DSPM、DSPM-DE、SEDE模型 5

1.5.4 纳滤分离机理 6

1.6 纳滤膜的工业应用 6

1.6.1 在医药领域的应用 6

1.6.2 在造纸废水净化上的应用 7

1.6.3 在食品加工行业上的应用 7

1.7 课题研究方法及研究思路 7

第二章 实验部分 9

2.1 引言 9

2.2 实验设备与实验材料 9

2.2.1 实验装置及膜 9

2.2.2 药品及分析 10

2.3 实验步骤 11

第三章 实验数据处理 13

3.1 DK膜表征 13

3.1.1纯水通量测定 13

3.1.2 硫酸镁表征 13

3.1.3 葡萄糖表征 14

3.2 圆盘式膜组件CFD模拟 14

3.3 膜面流速的影响 15

3.4压力的影响 16

3.5浓度的影响 17

3.6 pH的影响 18

第四章 结论与展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

参考文献 21

致谢 24

第一章 文献综述

1.1 含镉废水危害

镉是电池、不锈钢、荧光屏等的重要生产原料之一，同时也广泛用于颜料、合金、杀虫剂等领域。上个世纪80年代左右，由于镍镉电池的广泛应用，镉用量飞速增加。1991年日本生产镍镉电池就达6.2×10⁸支，镉消费量不断增长^[1]。

但是镉在工业领域的广泛应用的同时，带来了严峻的镉污染问题。镉污染对于环境、人体都有着巨大危害。镉元素进入自然环境元素中，包括水体、空气、土壤，通过生物富集作用，由食物链进入人体。镉作为一种重金属元素，在人体内的过量累积可与蛋白质及各种酶发生相互作用，使其失去活性，从而对人体健康构成巨大隐患，对人体肺部、肾脏、骨质的危害尤其严重。其中最著名的镉中毒事件就是，日本的公害病-骨痛病，又称为痛痛病^[2]。镉污染对于环境和人体的毒害作用引起了社会各界的重视。在中国环保法中，镉是一类污染物，明文规定工厂排出的废水中浓度禁止超出0.1mg/L^[3]，因此此类废水需要进行严格的处理，达到排放标准方能进行排放。同时，含有隔污染的废弃物也必须严格管理，防止渗透进入环境中，造成环境污染。

1.2 含镉废水的处理

含有镉元素的工业废水的处理方法，主要有化学沉淀法、电解法、植物修复法、膜分离法四大类处理方法。

化学沉淀法工艺简易、操作方便、经济可靠。但操作条件复杂，对于pH有着严格的要求^[4-5]。同时沉淀法会造成二次污染，所以这个问题也有待进一步解决^[6]。

请支付后下载全文，论文总字数：18699字