陰離子表面活性劑膠團(tuán)強(qiáng)化超濾去除鎘離子的應(yīng)用研究.pdf

1、膠團(tuán)強(qiáng)化超濾是一種表面活性劑和超濾相結(jié)合的技術(shù)，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(tuán)強(qiáng)化超濾去除水溶液中鎘離子的各項(xiàng)控制參數(shù)。首先利用動(dòng)態(tài)光散射法測(cè)定十二烷基硫酸鈉膠團(tuán)的直徑大小、zeta電勢(shì)等信息，研究不同情況下的膠團(tuán)性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，研究了陰離子表面活性劑膠團(tuán)強(qiáng)化超濾法對(duì)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(zhì)等的影響，并采用核磁

2、共振法對(duì)膠團(tuán)強(qiáng)化超濾技術(shù)的機(jī)理進(jìn)行了初步研究。 動(dòng)態(tài)光散射法研究發(fā)現(xiàn)表面活性劑濃度未達(dá)到臨界膠團(tuán)濃度CMC時(shí)就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大直徑預(yù)膠團(tuán)的存在。膠團(tuán)的形成可能是一個(gè)多步驟過(guò)程，膠團(tuán)直徑隨SDS濃度的增加而減小，小膠團(tuán)可能比大膠團(tuán)更容易排列整齊，使烷基鏈不易接觸到水分子。膠團(tuán)zeta電勢(shì)隨著Cd2+濃度的增加而增大，更多的Cd2+進(jìn)入膠團(tuán)stem層。非離子表面活性劑的加入使混合膠團(tuán)直徑減小，膠團(tuán)表面電荷密度降低。 當(dāng)SDS

3、濃度未達(dá)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(dǎo)致了CMC的降低。Cd2+濃度不變時(shí)，進(jìn)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(shí)，進(jìn)料液Cd2+濃度增加使Cd2+截留率先輕微增加然后快速下降。當(dāng)溶液pH值小于3時(shí)，大量H+與Cd2+在膠團(tuán)表面競(jìng)爭(zhēng)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?yàn)榉请x子表面活性劑的加入既生成了更多的膠團(tuán)，又降低了混合膠團(tuán)的反離子結(jié)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(biāo)準(zhǔn)通量比聚醚砜膜的標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)S/M為10不變時(shí)，P8膜的Cd2+截留率隨著跨膜壓力和進(jìn)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(jìn)料液濃度越大，降

5、低幅度越大。這是因?yàn)榭缒毫瓦M(jìn)料液濃度的增加使得濃差極化作用增強(qiáng)，但各超濾膜對(duì)膠團(tuán)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?yàn)椋嗤亓舴肿恿康睦w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(jià)態(tài)，金屬離子種類是次要因素。相同價(jià)態(tài)的金屬離子與SDS膠團(tuán)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(méi)有明顯的區(qū)別。當(dāng)NaCl濃度較高時(shí)，Na+和Cd2+之間存在著與膠團(tuán)表面吸附的競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致Cd2+截留率顯著降低。Cd2+與溶液中的陰離子越容易形成絡(luò)合物，則能與膠團(tuán)結(jié)合的Cd2+越少。Cl-與Cd2+形成的絡(luò)合物最穩(wěn)定，SO42-次之，NO3-和CO32-最弱。 核磁共振實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的23Na+化學(xué)位移觀測(cè)值隨著Cd2+濃度的增加而增大，意味著越來(lái)越多Na+的從膠團(tuán)結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂蓱B(tài)，Cd2+在膠團(tuán)上的吸附能