陰離子表面活性劑膠團強化超濾去除鎘離子的應用研究.pdf

1、膠團強化超濾是一種表面活性劑和超濾相結合的技術，在處理低濃度金屬離子廢水方面有很好的前景。本論文系統(tǒng)研究了陰離子表面活性劑膠團強化超濾去除水溶液中鎘離子的各項控制參數(shù)。首先利用動態(tài)光散射法測定十二烷基硫酸鈉膠團的直徑大小、zeta電勢等信息，研究不同情況下的膠團性質。在此基礎上，研究了陰離子表面活性劑膠團強化超濾法對重金屬離子的去除效率和滲透通量，考察了溶液濃度、pH值、跨膜壓力、非離子表面活性劑、超濾膜種類、電解質等的影響，并采用核磁

2、共振法對膠團強化超濾技術的機理進行了初步研究。 動態(tài)光散射法研究發(fā)現(xiàn)表面活性劑濃度未達到臨界膠團濃度CMC時就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大直徑預膠團的存在。膠團的形成可能是一個多步驟過程，膠團直徑隨SDS濃度的增加而減小，小膠團可能比大膠團更容易排列整齊，使烷基鏈不易接觸到水分子。膠團zeta電勢隨著Cd2+濃度的增加而增大，更多的Cd2+進入膠團stem層。非離子表面活性劑的加入使混合膠團直徑減小，膠團表面電荷密度降低。 當SDS

3、濃度未達到其CMC8 mmol/L就得到了較高的Cd2+截留率，這是由于濃差極化作用以及Cd2+的存在導致了CMC的降低。Cd2+濃度不變時，進料液SDS濃度增加使Cd2+截留率先快速增加后逐漸穩(wěn)定。SDS濃度不變時，進料液Cd2+濃度增加使Cd2+截留率先輕微增加然后快速下降。當溶液pH值小于3時，大量H+與Cd2+在膠團表面競爭吸附使Cd2+截留率下降。滲透通量隨跨膜壓力的增加先直線增加后保持不變。非離子表面活性劑濃度的增加使Cd2

4、+截留率先增大后減小，因為非離子表面活性劑的加入既生成了更多的膠團，又降低了混合膠團的反離子結合度。 5種超濾膜的滲透通量從高到低依次為：P30>P10>C30>P8>C10。纖維素膜的標準通量比聚醚砜膜的標準通量要高得多。單位壓力滲透通量隨著跨膜壓力的增大而減小。當S/M為10不變時，P8膜的Cd2+截留率隨著跨膜壓力和進料液濃度的增加而增大；但P10和P30膜的Cd2+截留率隨跨膜壓力的增加先增大后降低，進料液濃度越大，降

5、低幅度越大。這是因為跨膜壓力和進料液濃度的增加使得濃差極化作用增強，但各超濾膜對膠團的截留率不同。纖維素膜的Cd2+截留率不受跨膜壓力增大的影響，而且C10和C30膜的Cd2+截留率比P10和P30膜低得多。這是因為，相同截留分子量的纖維素膜的純水通量要小得多，濃差極化作用很弱。 影響金屬離子截留率的主要因素是價態(tài)，金屬離子種類是次要因素。相同價態(tài)的金屬離子與SDS膠團之間的靜電吸附能力非常相近，Cd2+、Cu2+、Ni2+三

6、種金屬離子的截留率沒有明顯的區(qū)別。當NaCl濃度較高時，Na+和Cd2+之間存在著與膠團表面吸附的競爭，導致Cd2+截留率顯著降低。Cd2+與溶液中的陰離子越容易形成絡合物，則能與膠團結合的Cd2+越少。Cl-與Cd2+形成的絡合物最穩(wěn)定，SO42-次之，NO3-和CO32-最弱。 核磁共振實驗結果中的23Na+化學位移觀測值隨著Cd2+濃度的增加而增大，意味著越來越多Na+的從膠團結合態(tài)轉變?yōu)樽杂蓱B(tài)，Cd2+在膠團上的吸附能