期刊信息
 

刊名:工业水处理
主办:中海油天津化工研究设计院有限公司
主管:中海油天津化工研究设计院有限公司
ISSN:1005-829X
CN:12-1087/X
语言:中文
周期:月刊
影响因子:0.460700005292892
被引频次:93040
数据库收录:
文摘杂志;北大核心期刊(2004版);北大核心期刊(2008版);北大核心期刊(2011版);北大核心期刊(2014版);化学文摘(网络版);日本科学技术振兴机构数据库;中国科技核心期刊;期刊分类:环境与安全
期刊热词:
废水处理,水处理,循环冷却水,污水处理,絮凝剂,印染废水,废水,混凝,深度处理,阻垢剂,

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单价选择性电渗析处理酸性重金属废水试验研究

来源:工业水处理 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2020-05-15 12:36

【作者】网站采编

【关键词】

【摘要】重金属废水具有毒性、难降解性和生物富集性。含重金属离子的工业废水主要来源于机械加工、矿山开采、钢铁及有色金属冶炼和部分化工企业等,主要含有铬、镍、锌、锰、铜、铅、

重金属废水具有毒性、难降解性和生物富集性。含重金属离子的工业废水主要来源于机械加工、矿山开采、钢铁及有色金属冶炼和部分化工企业等,主要含有铬、镍、锌、锰、铜、铅、砷等。

对图1的信道时变ACF应用式(15)即可得到信道时变PSD.从图4分析可知,当t=0 s时,具有最大的正多普勒频移,因为此时接收机接收到的大部分散射信号分量的来波方向与其移动方向基本接近0°.随着t的增加,背离接收机有经过散射分量的信号到达,因此负多普勒频移分量将逐渐增加.当接收机移动到A点时,来波方向与移动方向的夹角接近180°,多普勒频移分量将集中在负最大频移处.

目前,常见的重金属废水处理方法有化学沉淀法、扩散渗析法等。马建伟等〔1〕采用硫化沉淀法处理贵重金属炼制废水中的重金属离子,最终出水中各重金属离子含量满足国家废水排放标准。但化学沉淀法处理成本高,效果不稳定,易造成二次污染,且无法回收酸,在处理过程中易生成其他物质,存在安全隐患〔2-4〕。其课题组采用扩散渗析法处理酸性重金属废水,膜有效面积为800 cm2,在最佳实验条件下,扩散渗析装置运行2.5 h后达到动态平衡,平均金属离子截留率达到85%。但扩散渗析法采用的膜有效面积较大,且装置运行时间较长,导致其处理效率低下。电渗析作为一项成熟的技术,因效率高,能耗低,对分离组分选择性高,操作方便,对预处理要求低,原水回收率高,环境友好等显著优点而被广泛应用于水处理领域〔5-6〕。单价选择性离子交换膜可通过各离子组分与膜亲和力的差异以及各组分的迁移速度在膜相中的差异性来实现各离子组分的选择性分离〔7〕。本研究采用单价选择性离子交换膜电渗析法来处理酸性重金属废水,以探索其可行性。

1 材料与方法

1.1 实验水质及要求

实验采用某冶金企业生产排放污酸为原水,水质见表1。在分离重金属实验中,要求H+透过率达到80%,Zn2+、Cd2+泄漏率不超过 20%。

Cytolytic Induction therapy comprises of immunosuppressive drugs that have been introduced into clinical transplantation directed against human lymphoid cells.Several different forms of cytolytic induction therapy have been used as identi fied in Table 1.

表1 污酸水质

项目 Zn2+/(mg·L-1) Cd2+/(mg·L-1) Cl-/(mg·L-1) ω(硫酸)/% 温度/℃数值 20 5 1000 5 50

1.2 实验装置

由图2可以看出,电流密度增加时,H+透过率逐渐增大,Zn2+泄漏率整体趋于上升,Cd2+泄漏率先降低后上升。这是因为随着电流密度的不断增大,电场力逐渐增强,膜表面排斥力的阻碍作用逐渐减小,H+的迁移速度逐渐上升。当电流密度为10 mA/cm2时,相对于Cd2+,离子交换膜对H+的单价选择性较低,导致Cd2+泄漏率较高;电流密度为30 mA/cm2时,H+透过率达到95%,淡水室中的H+很少,电场力较强,膜表面产生的阻碍作用微乎其微,因此,Zn2+、Cd2+会快速迁移。

表2 离子交换膜主要性能

注:*测定条件为25℃,0.5 mol/L NaCl溶液。

项目 膜面电阻/(Ω·cm-2)膜厚/mm含水量/%迁移数爆破强度/MPa单价选择性阳离子交换膜 1.8* 0.15 — — ≥0.10普通阴离子交换膜 ≤4 0.13~0.16 30~40 ≥0.98 —

1.3 实验方法

单价选择性阳离子交换膜可借助孔径筛分效应和静电排斥作用实现对一价、多价阳离子的选择性分离〔8〕。在电场力作用下,淡水室中的H+通过单价选择性阳离子交换膜进入到浓水室中,而Zn2+、Cd2+被截留在淡水室中,Cl-通过普通阴离子交换膜进入到浓水室中。这样浓水室中就只有H+、Cl-,从而实现了重金属与酸的分离。电渗析实验装置如图1所示。

图1 电渗析实验装置

C—单价选择性阳离子交换膜;A—普通阴离子交换膜。

采用单因素法确定电渗析最佳电流密度、流量、电压及酸度,并在最佳条件下进行电渗析实验,测定淡水室和浓水室中各离子浓度,为后续浓水处理奠定基础。

1.4 分析方法

H+浓度采用NaOH滴定法测定,Zn2+浓度采用EDTA滴定法测定,Cd2+浓度采用原子荧光分光光度法测定。

淡水室中 H+、Zn2+、Cd2+的分离效率〔9〕按式(1)计算。

式中:ηi—分离效率,%;

淡水室中膜的单价选择性分离效率〔5〕按式(3)计算。

在十八大以来6个中央“一号文件”指引下,“三农”改革高潮迭起。5年多来,我国农业农村发展取得了历史性成就,乡村振兴战略已吹响号角。

当电流密度为 25 mA/cm2、流量为15 L/h、电渗析运行168 min时,实验对重金属离子的分离效果最佳。此时,淡水室中H+的透过率达到85%,Zn2+、Cd2+泄漏率均达到12.86%。

实验结果表明,电流密度为20、25 mA/cm2时,离子分离效率均能满足处理要求。此时,电渗析运行时间分别为159、140 min,能耗分别为 0.032、0.042kW·h。从能耗角度考虑,电流密度为20mA/cm2时,耗能最低。但从Zn2+、Cd2+分离效率来看,电流密度为25 mA/cm2时分离效果更好。综合考虑,选择25 mA/cm2为最佳电流密度。

式中 淡水室中膜的选择透过性;

以优化园艺植物生态环境为中心,实行减少菟丝子种子的来源、合理轮作、优化水肥、合理密植、覆盖地面等园艺技术措施,达到除草的目的。

在施工过程中,建筑项目设计的变更会严重影响到建筑工程造价的预算,增加企业的投入资金。所以,建筑工程在施工前应该对项目设计图纸进行严格的把关,尽量完善在施工过程中可能会变更的环节。另外,建筑单位还应该派出专业的人员去施工现场进行合理的签证。

t——通过膜的离子的迁移数;

2.4.4 验证试验 对上述最优制备工艺进行验证,平行制备穿心莲内酯自微乳3批,对其相关指标进行测定,结果见表5、图3、图4。由表5、图3、图4可知,按上述工艺制备的穿心莲内酯自微乳粒径、分散指数、平衡溶解度实测值与预测值的一致性良好,Zeta电位平均值为-27.15 mV,表明优化所得的穿心莲内酯自微乳制备工艺稳定、可行。

J——通过膜的离子通量,mol/(m2·s);

c——淡水室中的离子浓度,mol/L。

—淡水室中i物质的初始浓度,mol/L;

式中:S(t)——淡水室中膜的单价选择性分离效率,%;

ct(A)——淡水室中物质A最终浓度,mol/L;

1.2.2 质量控制 问卷经预调查和专家指导修改完善,对调查员进行规范培训并考核,使其熟练掌握问卷调查方法;对回收的问卷,随机抽查7%进行复核,发现不符或缺失进行追访补齐,要求符合率达90%以上。

ct(B)——淡水室中物质B最终浓度,mol/L;

c0(A)——淡水室中物质A初始浓度,mol/L;

在电流密度为25 mA/cm2,流量分别为10、15、20、25、30 L/h的条件下进行电渗析实验,155 min时各流量下的离子分离效率如图3所示。

2 结果与讨论

2.1 电流密度对分离效率的影响

在电流密度分别为 10、15、20、25、30 mA/cm2,流量为20 L/h的条件下进行电渗析实验。155 min时,各电流密度下离子分离效率如图2所示。

采用JRBP3010-II型电渗析设备(北京洁睿环保科技有限责任公司)。电渗析装置有4个隔室,分别为淡水室、浓水室和2个极水室;阳极采用钛涂钌电极,阴极采用不锈钢电极。选用日本ASTOM公司的单价选择性阳离子交换膜(CIMS)和山东天维膜技术有限公司的普通阴离子交换膜,膜主要性能见表 2。 膜有效面积为 122.5 cm2(L=17.5 cm,B=7 cm),膜室体积为1.5 L,淡水室装有原水水样,浓水室装有同体积的去离子水,极水室装有0.5 mol/L Na2SO4溶液。

图2 电流密度对离子分离效率的影响

淡水室中膜的选择透过性〔10〕按式(2)计算。

此外,在最佳电流密度下,180 min内膜选择透过性平均值为19.74、69.12,膜单价选择性分离效率平均值达到 67.95%(H+∶Zn2+)、83.08%(H+∶Cd2+)。可见180 min时膜对Cd2+的单价选择性高于对Zn2+的单价选择性,但总体效果都比较理想。

将1.5 g原油加入到装有7.5 g沙子(沙子取自大连市星海浴场沙滩)的三角瓶中,振荡使原油与沙子充分混匀,放入干燥箱后烘干3 d。取20 mL 浓度为0.1 g/L的生物表面活性剂溶液加入到装有含油沙子的三角瓶中。将三角瓶充分振荡后倒掉水相,放入干燥箱后烘干,称重。对照组用20 mL 去离子水代替生物表面活性剂溶液。

2.2 流量对离子分离效率的影响

c0(B)——淡水室中物质B初始浓度,mol/L。

图3 流量对离子分离效率的影响

由图3可见,随着流量的增加,H+透过率逐渐增大,Zn2+、Cd2+泄漏率先降低后上升。主要原因是随着流量的不断增大,相同时间内电渗析完成的循环次数增多,H+的迁移率逐渐升高。流量为10 L/h时,相对于Zn2+、Cd2+,离子交换膜对H+的单价选择性较低,导致 Zn2+、Cd2+泄漏率较高;流量为 30 L/h时,H+透过率达到97%,淡水室中H+极少,电渗析完成的循环次数增多,Zn2+、Cd2+迁移率增大。

流量为15 L/h、电渗析运行时间为155 min时,能耗最低,为0.04283kW·h,且分离效果最好。因此,选择15L/h为最佳流量。在此流量下电渗析168min,对阳离子的单价选择性相对较高(见图4)。

图4 15 L/h流量下阳离子的单价选择性

——淡水室中i物质的最终浓度,mol/L。

2.3 电压对离子分离效率的影响

在流量为 15 L/h, 电压分别为 3、4、5、6、7 V 条件下进行电渗析实验。155 min时各电压下的离子分离效率如图5所示。

图5 电压对离子分离效率的影响

由图5可以看出,电压增加后H+透过率逐渐增大,Zn2+、Cd2+泄漏率整体趋于上升。这是由于随着电压的不断增大,电场力逐渐增强,膜表面排斥力的阻碍作用逐渐减小,导致H+的迁移速度升高。当电压达到7V时,淡水室中剩余的H+很少,电场力较强,膜表面产生的排斥作用很小,Zn2+、Cd2+就会快速迁移。

结果表明,流量为15 L/h的条件下,电压只有在6 V时能够满足要求,但离子分离效果较差。电压为6 V、180 min内膜选择透过性平均值分别为14.12、20.47,膜单价选择性分离效率平均值分别为64.15%(H+∶Cd2+)、73.85%(H+∶Zn2+)。

由此可知,稳流状态下的膜单价选择性优于稳压状态。且稳压状态下Zn2+、Cd2+分离效果也不理想。因此进行电渗析实验时应选择稳流状态。

2.4 酸度对离子分离效率的影响

在电流密度为25 mA/cm2,流量为15 L/h,酸度分别为3%、4%、5%、6%、7%、8%的条件下进行电渗析实验。155 min时各酸度下的离子分离效率如图6所示。

图6 酸度对离子分离效率的影响

由图6可以看出,随着酸度的增加,H+透过率反而降低,Zn2+泄漏率整体趋于下降,Cd2+泄漏率先降低后上升。主要原因是随着酸度的增大,H+越来越多,相同的迁移速度下H+透过率不断减小。酸度为3%时,淡水室中几乎没有剩余的H+,在电场力的作用下Zn2+、Cd2+会快速迁移;酸度为8%时,相对于Cd2+,离子交换膜对H+的单价选择性较低,导致Cd2+泄漏率升高。

实验结果表明,在电流密度为25 mA/cm2、流量为15 L/h的条件下,酸度为5%、6%时,各离子分离效率均能满足要求。综合比较,酸度为5%时处理效果最佳。

3 结论

(1)在污酸酸度为 5%,Zn2+、Cd2+初始质量浓度为20、5 mg/L的条件下,电渗析装置的最佳电流密度为25 mA/cm2,淡水室和浓水室适宜进水流量为15 L/h,运行时间为168 min。在最佳条件下,淡水室中H+的透过率达到85%,Zn2+和Cd2+泄漏率均为12.86%。

(2)电渗析装置在稳流条件下的重金属分离效果优于稳压条件。因此,采用电渗析法分离重金属时建议选择稳流状态。

沉桩时,通过锤击施加震动作用克服土体侧向压力达到沉桩的。这种对土的冲剪排挤作用破坏了桩周土体的稳定平衡,使得土体受到破坏。而在沉桩后,桩周土体在诸多因素共同作用下,随着时间的推移土体强度不断得到恢复,桩周土与桩身间空隙不断密实,土体重新达到稳定平衡状态,从而使得桩基承载力得以增加。这种时间效应导致桩基极限承载力在土体重新稳定恢复后的大小与沉桩结束之时的大小比值即为土体恢复系数K值。

(3)酸度对分离重金属效果影响较大,实验中酸度为5%时处理效果最佳。

孕妇出现乏力、食欲增加、心悸以及潮热、体重下降等不良症状,且临床体征表现为甲状腺肿大、手颤、突眼、窦性心动过速,经实验室检查,统计数据为TT4超过180.6 nmol/L,TT3超过3.54 nmol/L,FT3超过12.8 pmol/L,则判断为妊娠合并甲亢疾病[20]。

在减少腐败存量、遏制腐败增量的努力中,我国多年来经历了“运动反腐”、“权力反腐”、“制度反腐”、“体系反腐”等多种模式,[1]却陷入了腐败存量与增量此起彼伏的怪圈。我们要承认腐败存在的历史必然性及腐败难以彻底消失的事实、最大限度提高“减存遏增”的效率,要在保证公共治理的必要权力和维持经济社会发展前进的前提下,寻找腐败存量与增量的平衡点,将腐败存量与增量控制在符合经济和社会可接受的最低水平。为达到这一目的,本文试图探索一种有效控制腐败存量与增量的平衡机制,以期为腐败存量与增量问题的解决提供方向。

参考文献

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Experimental study on treatment of acidic heavy metal wastewater by electrodialysis of monovalent selective

Li Fuqin,Jiao Ya’nan,Zhu Yunhao,Zhao Guifeng
(College of Energy and Environmental Engineering,Hebei University of Engineering,Handan 056038,China)

Abstract:The separation of heavy metal ions in waste acid is studied by electrodialysis using a monovalent selective ion exchange membrane.The effects of current density,flow rate,voltage and acidity on the separation efficiency of H+,Zn2+and Cd2+are investigated,respectively.The results show that when the acidity of waste acid is 5%,the initial concentrations of Zn2+and Cd2+are 20 mg/L,5 mg/L,the current density is 25 mA/cm2,the flow rate of freshwater and concentrated water is 15 L/h,and the electrodialysis device operated for 168 minutes,the H+transmittance in the freshwater chamber is 85%,and the Zn2+and Cd2+leakage rates are 12.86%.The method has a high retention rate of heavy metal ions,which achieves the purpose of separating heavy metal ions in the waste acid.

Key words: selective ion exchange membrane;electrodialysis;acidic heavy metal wastewater;waste acid

[中图分类号]X703;P747+.3

[文献标识码]A

[文章编号]1005-829X(2020)04-0067-04

DOI:10.11894/iwt.2019-0427

[基金项目]河北省重点研发计划项目(19213602D)

[作者简介]李福勤(1966— ),工学博士,教授,硕士生导师,实验室 主 任 。 电 话 :13930086998,E-mail:lifuqin2003@163.com。

[收稿日期]2020-01-04(修改稿)

文章来源:《工业水处理》 网址: http://www.gysclzz.cn/qikandaodu/2020/0515/336.html

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