纳滤去除水中微量铅的研究.doc

纳滤去除水中微量铅的研究
注：
本文是江苏省环境保护科技发展基金项目，典型行业污泥重金属污染源解析与预警体系研究 铅的工业污染来自矿山开采、冶炼、橡胶生产、染料、印刷、陶瓷、铅玻璃、焊锡、电缆及铅管等生产废水和废弃物。铅对人体有多个方面的危害：一是慢性中毒，长期接触铅及其化合物会导致心悸，易激动，血象红细胞增多，铅侵犯神经系统后，出现失眠、多梦、记忆减退、疲乏，进而发展为狂躁、失明、神志模糊、昏迷，最后因脑血管缺氧而死亡；二是致癌、致突变，对人来说铅是一种潜在性泌尿系统致癌物质，而且会对人体dna造成不同程度的损伤；三是急性中毒，人体如果短时间内摄入大量铅则会胃疼，头痛，颤抖，神经性烦躁，在最严重的情况下，可能人事不省，直至死亡。更为严重的是，铅慢性中毒的初期症状很不明显，血液铅浓度如果低于一定浓度则毫无症状，因此发病的时候往往中毒已经很深，尤其是对儿童危害甚大。[1]因此，世界各国都对水中铅的含量进行了严格规定，我国国家饮用水卫生标准规定的安全浓度为10μg/l。目前去除水中铅的主要方法包括离子交换、沉淀过滤和生物吸附等方法。[2]纳滤技术作为一种较为新型的水处理技术，具有操作方便，能耗低，无需添加药剂等多种优点。本章的主要工作就是将纳滤技术应用于水中铅的去除，测试自制膜，海德能esna1纳滤膜和陶氏nf200纳滤膜对微量铅的去除效果，以期为铅污染较为严重的地区的用水安全提供一定的技术支持。
1试验部分
1.1试验材料和设备
以下为本章试验所用试剂和设备
表1-1试验所用试剂
table1-1materialsandreagents
原料名称 化学式或缩写 规格 产地
硝酸铅 pb(no3) a.r 北京化工厂
铅标准液 —— 1000mg/l 环保部标准物质研究所
硝酸 hno3 a.r 北京化工厂
氢氧化钠 naoh a.r 北京化工厂
表1-2试验所用设备
table1-2equipmentsandinstruments
仪器名称 型号 生产厂家
电子天平 bs110s 北京赛多利斯天平有限公司
电热恒温鼓风干燥箱 dhg-9053a 上海精宏实验设备有限公司
纳滤测试装置 —— 自制
原子吸收分光光度计 aa-6300 日本shimadzu公司
r公司
表1-3试验所用纳滤膜
table1-3nanofiltrationmembranesusedinexperiments
纳滤膜 生产商 膜材料 工作压力(mpa) 500ppmcacl2截留
nf 自制 芳香聚酰胺 0.5 3-5%
esna1 nitto 芳香聚酰胺 0.5 50-55%
nf200 filmtec 哌嗪聚酰胺 0.5 50-60%
1.2试验与分析方法
试验方法：本试验所用料液为实验室配制的模拟料液，分析纯的硝酸铅固体溶于一定量去离子水中，配制成1mg/l的pb(ⅱ)储备溶液，使用时稀释成所需浓度即可。试验使用的料液浓度范围在20—100μg/l。纳滤测试装置如图1-1，所有纳滤膜使用之前在1mpa压力下预压半个小时。
图1-1纳滤测试装置
fig.1-1schemeoftheexperimentalsetup.
分析方法：料液和渗滤液pb(ⅱ)采用石墨炉原子吸收分光光度法进行检测。截留率和水通量计算如下。
膜通量为单位时间单位膜面积通过的水的体积，计算公式为：
（1）
式中v为渗透液体积，l；s为有效膜面积，m2；δt为运行时间，h。
截留率计算公式为：
(2)
式中cf为原料液浓度，cp为透过液浓度。
2结果讨论
2.1三种纳滤膜的截留率对比
配制60μg/l浓度的pb(ⅱ)料液进行三种膜的截留率对比试验，运行压力0.5mpa，温度25℃，ph≈7，试验结果如图2-1所示。结果表明只有nf200纳滤膜对pb(ⅱ)的截留效果较好，约为80%左右，而自制膜和esna1纳滤膜的截留效果都较差，尤其是自制膜，对pb(ⅱ)几乎没有截留能力，esna1的截留率也只有60%左右。两种商业膜的截留率远高于自制膜还有一个原因，就是自制膜的孔径较大，截留分子量较高，从表5-3可以看出，三种纳滤膜对分子量较低的二价阳离子ca2+的截留效果更差，说明纳滤膜对阳离子的截留还受筛分效应的影响，因此孔径较小的纳滤膜截留效果更好。
图2-1三种纳滤膜对pb(ⅱ)的截留
fig.2-1rejectionofpbwithself-preparedmembrane,esna1membraneandnf200membrane
本文后续工作主要采用esna1和nf200两种商业膜进行试验，测试料液浓度、运行压力和ph值对pb(ⅱ)截留效果的影响。
2.2料液浓度对pb(ⅱ)截留效果的影响
配制