離子交換膜化學(xué)反應(yīng)器去除水中鉻(Ⅵ)和磷酸鹽的研究.pdf

1、水溶性污染物鉻(Ⅵ)和磷若超標(biāo),會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。目前對(duì)于水中鉻(Ⅵ)去除的研究報(bào)道絕大多數(shù)是針對(duì)工業(yè)廢水中鉻(Ⅵ)的去除,而專門針對(duì)飲用水中鉻(Ⅵ)去除的研究報(bào)道則相對(duì)較少。污水處理廠出水中總磷以磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機(jī)磷的形式存在,而磷酸鹽為主要存在形式,對(duì)二沉池出水中磷酸鹽進(jìn)行深度處理對(duì)于控制總磷排放含量有著極其重要的意義。本研究通過構(gòu)建離子交換膜化學(xué)反應(yīng)器,并用于水中鉻(Ⅵ)和磷酸鹽的去除。
　　陰離子交換膜

2、分離鉻(Ⅵ)和磷酸鹽試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)原水中鉻(Ⅵ)初始濃度為1.0mg/L,pH值為6.95左右,補(bǔ)償溶液NaCl濃度為0.1mol/L,原水和補(bǔ)償溶液進(jìn)水流量為2.5mL/min,膜兩側(cè)溶液攪拌強(qiáng)度為500r/min,水溫為25℃時(shí),陰離子交換膜對(duì)鉻(Ⅵ)的分離去除率為86.4％,相同試驗(yàn)條件下陰離子交換膜對(duì)磷酸鹽的分離去除率為84.3%。采用Na2SO4作為補(bǔ)償溶液時(shí),陰離子交換膜對(duì)鉻(Ⅵ)和磷酸鹽的分離去除率降低,且其對(duì)磷酸鹽分離

3、效果的影響較大。不同補(bǔ)償溶液NaCl濃度條件下陰離子交換膜對(duì)鉻(Ⅵ)和磷酸鹽的分離去除率相差不大,但離子通量隨NaCl濃度的增加而增大。當(dāng)原水pH值分別為11.0和3.0時(shí),陰離子交換膜對(duì)鉻(Ⅵ)和磷酸鹽的分離去除率降低。膜兩側(cè)溶液攪拌強(qiáng)度和水溫增大時(shí),鉻(Ⅵ)和磷酸鹽的分離效果提高。增加原水進(jìn)水流量,陰離子交換膜對(duì)鉻(Ⅵ)和磷酸鹽的分離去除率降低。二價(jià)共存離子SO42-對(duì)鉻(Ⅵ)和磷酸鹽離子競(jìng)爭(zhēng)作用大于一價(jià)共存離子NO3-和Cl-,共

4、存離子濃度越高,離子交換競(jìng)爭(zhēng)作用越強(qiáng)。正交試驗(yàn)結(jié)果表明,各因素中原水進(jìn)水流量和補(bǔ)償溶液種類分別對(duì)鉻(Ⅵ)和磷酸鹽的分離影響最大,其對(duì)分離試驗(yàn)結(jié)果有顯著影響。
　　在最佳分離運(yùn)行參數(shù)條件下,單位時(shí)間內(nèi)化學(xué)反應(yīng)池鉻(Ⅵ)和磷酸鹽富集含量均隨原水初始濃度的增加而增加。鉻(Ⅵ)最佳還原劑投加量為FeSO4·7H2O:Cr(Ⅵ)=20:1,可適當(dāng)過量投加硫酸亞鐵,不調(diào)節(jié)原水pH值。投藥量系數(shù)增加時(shí),磷酸鹽化學(xué)沉淀去除效果增加。在3種不同運(yùn)行

5、方式條件下,離子交換膜化學(xué)反應(yīng)器對(duì)鉻(Ⅵ)和磷酸鹽處理水中濃度均小于或接近于相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。
　　鉻(Ⅵ)和磷酸鹽離子交換動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果表明,陰離子交換膜對(duì)鉻(Ⅵ)和磷酸鹽的飽和交換容量分別為1.59mmol/g(干膜)和0.51mmol/g(干膜)。鉻(Ⅵ)和磷酸鹽離子交換過程均符合顆粒擴(kuò)散控制(PDC)動(dòng)力學(xué)模型,增加鉻(Ⅵ)和磷酸鹽初始濃度和溫度,離子交換表觀速率常數(shù)和顆粒擴(kuò)散系數(shù)增大。鉻(Ⅵ)和磷酸鹽離子從給體池通過陰

6、離子交換膜至化學(xué)反應(yīng)池的遷移交換過程從宏觀上可分為3步,膜采用NaCl溶液浸泡預(yù)處理和增加補(bǔ)償Cl-離子濃度,分別促進(jìn)鉻(Ⅵ)和磷酸鹽離子的第1步和第3步遷移交換過程,而鉻(Ⅵ)和磷酸鹽離子第2步遷移交換過程主要取決于交換離子和陰離子交換膜的基本特性。補(bǔ)償溶液NaCl濃度增加時(shí),陰離子交換膜內(nèi)鉻(Ⅵ)和磷酸鹽含量明顯降低。兩層膜試驗(yàn)中,鉻(Ⅵ)含量基本都分布在膜1內(nèi),膜2內(nèi)鉻(Ⅵ)含量較少;補(bǔ)償溶液NaCl濃度較低和較高時(shí),膜內(nèi)磷酸鹽含