纳滤膜处理矿山废水中重金属离子的实验研究

刘晓 王新想

摘 要：纳滤膜是20世纪80年代研发一种新型分离膜，以压力驱动的荷电纳滤膜对水中二价离子和多价离子具有很好的分离效果。文中概括总结了纳滤方法在水处理中的应用现状和发展趋势。研究得出：纳滤膜可在外加压力下脱出溶液中的无机盐和大分子物质，此外，纳滤膜还可以较好的截留总溶解固体、有机物、色度等多项指标，使处理后的水质满足排放要求甚至达到回用标准。

关键词：纳滤；水处理；回用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.007

当今社会，随着经济全球化的发展，工业化也有了很大的突破，随之产生的就是含大量重金属污染物的工业废水，加重了环境问题。为解决这一问题，工业界一直在寻找简单、高效的技术对重金属废水进行处理，与此同时，在一些资源短缺的国家或者地区，金属和水的回收再利用问题也是至关重要的，从我国来说，我国淡水短缺，而且有百分之六十的污水含有重金属，所以，为了保护人类的生存家园，需要研究出更加经济高效的重金属工业废水处理技术。

1 膜分离技术处理重金属废水

1.1 微滤和超滤膜技术

当处于带有压力差的环境中，微滤和超滤技术可以根据孔径的大小进行筛分，也就是说，不同大小的分子混合进入微滤和超滤膜的过程中，以现有孔径值为标准参照点，超过孔径的物质就会滞留在原来的位置，小于孔径的物质就会流出，经过这一过程的操作，就实现了废水中混合物的有效分离。除此之外，还有一种方法，需要经过精确计算，如果把超滤膜的孔径控制在在3μm左右的时候，就能够做到有效拦截较大的颗粒物，达到净化废水的目的。当超滤膜孔径控制在0.2μm以下时，就可以有效实现对废水中的小颗粒分子的拦截，此时的运行压力是1～10bar。需要我们注意的是，由于重金属离子相比于其他物质的离子来说要小许多，通常微滤和超滤膜技术不能够完成去除杂质的工作，此时，就应该考虑和其他先进工艺进行有效融合。

1.2 反渗透膜技术

反渗透膜技术是通过利用一种半透膜经纯化液体透过，进而对污染物进行截留的技术。近年来，反渗透技术在重金属废水处理中开始受到广泛关注，尤其是在化工及环境工程领域（但是目前对该技术的应用并不乐观），因为该技术不仅能够处理不同种类的污水，而且能够宽范围的进行处理。相关技术人员对反渗透技术的研究表明，该技术能够成功提取出Cu2+和Ni2+离子的重金属废水，而且去除率极高，能够达到99.5%，专家对此进行过实验，结果表明将反渗透技术和膜生物反应器系统相组合，处理重金属废水的效率非常高，但是，现在该项技术还存在着成本高、耗能高的弊端，所以也就阻碍了该技术在工业化上的进一步应用。

1.3 纳滤膜技术

“纳率”是一种特殊的，并且十分有前途的膜分离技术，操作区间在超滤和反渗透之间，纳率区间可以截留大小约为1纳米的物质，而且，纳率还具有多方面优势，比如稳定可靠、便于操作、能耗低、去除污染物强等等，这使纳率膜技术在重金属废水处理的有关行业受到广泛关注。有关专家经过对NF90和N30F这两种纳滤膜对含砷重金属废水进行研究，结果表明纳率膜的去除力率会随着操作温度、废水浓度和PH值的增加而增加，研究发现在纳率膜对含镍重金属的废水的处理中，初始浓度为5mg/L的镍重金属废水净化能力高达98%；初始浓度为250mg/L的重金属废水去除率也能达到92%。使用商业纳滤膜对含有镍离子和镉离子的重金属废水进行测试，结果显示当废水的初始浓度为5mg/L时，对含有这两种重金属的废水的去除率分别高达98.94%和82.69%，总而言之，纳滤膜分离技术有多方面优点（操作压力低、水通量大等），具备广阔的发展前景，但是，我国目前还无法自行掌握纳滤膜的制作技术，科技水平有待提高。

2 工业废水中重金属的处理方法

2.1 零排放的处理方法

零废水排放也称“零排放”，顾名思义，也就是一种接近零的排放标准，将能源排放至零的活动就称为“零排放”，合理利用资源，进而减少废水的排放量，这样有助于实现零排放，但是想要完全实现这一目标，需要做好以下方面的工作：（1）对废弃物进行回收再利用，实施可持续发展战略，废物转化原材料，一次或多次利用；（2）在生产过程中要加大对废弃物排放的控制力度，减少排放量。经科学研究，在能量守恒定律中，废弃物很难做到全部转化，废弃物中一定部分的物质会以其它形式排放到环境中，因此，想要实现零排放的目标，必须要引进相关新型技术，从而回收废弃物，但是存在难度大、成本高的弊端。

2.2 重金属离子回收利用

去除金属离子可以达到重金属的零排放，而膜处理技术能够高效率的去除金属离子，所以该技术在重金属废水处理中被广泛应用，而且膜处理技术是重金属废水进行零排放的核心，治理电镀废水时，可使用超滤反渗透膜集成技术进行萃取，至于电镀废水零排放方案是自主研发的，该方案由三部分组成，分别是重金属析出剂、微孔膜过滤预处理和反渗透净化分离，重金属析出剂所产生的离子能够与固液分离并且迅速发生反应，这样可以使重金属高效析出，得以重新利用，满足重金属废水零排放要求。

除此之外，在各行各业中多或多或少的应用到了纳虑技术，其中应用最多的要数石化领域和医院产生的废水中。在广泛应用的基础上，我们也应该清晰地看到，在膜分离的过程中，产生的膜污染、成本问题都十分严峻，因此膜技术的使用被限制，尤其在对高含盐污水处理时，对于纳滤膜的选用更需谨慎，需要选择合适的运行周期，防止出现堵塞。还有，想要有效的减少膜污染，要对膜污染原因进行分析，而后采取合适的清理周期及方式，当然，做好预处理工作也是预防膜污染的有效策略。

参考文献：

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