四种重金属废水资源化处理技术适用性分析-undefined

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膜分离技术作为21世纪最有发展前景的高新技术，它采用一张选择性薄膜，借助外加推动力作用，可实现溶质与溶剂或溶质与溶质之间的分离、提纯、浓缩目的。当推动力为浓度差加化学反应时，膜过程为液体膜分离;当推动力为电位差时，膜过程为电渗析;当推动力为压力差时，膜分离过程为微滤、超滤、纳滤、反渗透。膜分离技术具有众多优点：1)分离精度高，可达纳米级别;2)分离能耗低;3)常温操作，无相变，勿需添加化学药剂，无二次污染;4)设备可根据处理量灵活配置，占地面积小。膜分离技术在重金属废水资源化处理方面已得到一定应用，随着制膜材料的优化及设备成本的降低，将会极大推动膜分离技术在重金属废水领域的大面积推广。

重金属废水资源化处理技术适用性分析

液膜技术

液膜通常是由有机溶剂、表面活性剂、流动载体及内水相组成，是一种很薄的液体膜(厚度为1~10μm)。它结合了膜分离与萃取的双重优势，通过废水中重金属离子简单扩散、选择性络合或螯合萃取反应、选择性渗透及膜内相反萃这四个过程，以使废水得以净化，同时实现重金属离子在膜内相富集，再通过破乳以回收重金属。液膜技术具有选择性高、传质速度快、反应温和等优点，特别适用于低浓度重金属废水的富集与回收，在电镀厂含Cr3+、Zn2+废水已有处理。液膜按构型和操作方式的不同,主要分为乳化液膜(emulsion liquid membrane , ELM) 和支撑液膜(supported liquid membrane , SLM)，如下图1所示：

图 1 液膜分类

2.电渗析技术

电渗析器由隔板、阴、阳离子交换膜、电极、夹紧装置等主要部件组成(结构如下图2所示)。处理重金属废水时，阳离子膜只允许阳离子通过，阴离子膜只允许阴离子通过，在电流作用下，电镀废水得到浓缩和淡化。电镀废水中常含Cu2+、Ni2+、Zn2+和Cr2+等金属离子及氰化物等毒性较大的物质，通过电渗析-离子交换或电渗析-反渗透组合工艺，既能实现资源的回收利用，又可以减少污染的排放。其中含镍废水处理技术最为成熟，已有成套工业化装置。。电渗析法在重金属废水处理中具有技术可靠，操作费用低，占地面积小，不产生废渣的优点。但电渗析需要要有足够的电导提供电流效率，如镀镍废水的处理，要求镍盐的浓度不能低于1.5g/L。

图 2 电渗析器构造

3.微/超滤技术

微滤的过滤孔径为0.1~10μm，多数为对称膜，最常见的是曲孔型, 结构类似于网状海绵，另外还有一种毛细管型;也有非对称膜，膜孔呈截头圆锥体状，过滤过程中原料液流经膜孔径小的一面，进人膜内的渗透液将沿着逐渐加大的膜孔流出，这种结构可促进传质并防止膜孔堵塞。超滤膜孔径为1nm~100nm，多为非对称膜，由一层极薄的表皮层与一层较厚的海绵状或指状结构的多孔层组成，前者其筛分过滤左右，后者起支撑作用。微/超滤膜按材质可分为有机、无机两大类，前者卷式、中空纤维式应用较多(如下图3所示)，后者主要以管式、板框式为主(如下图4所示)。超/微膜由于孔径较大，不能直接过滤重金属离子，常作为预处理除悬浮物、胶体等粒子或大分子，因此要实现微/超滤对重金属离子的有效浓缩，则必须重金属离子进行一定预处理，即使其转化为粒径大于膜孔径的离子或粒子。因此，采用碱/硫化沉淀、胶束增强、络合作用将重金属离子进行转化，再结合微/超技术将重金属进行截留浓缩，得以净化废水，浓缩液采用电解或冶金手段将其回收。