马来酸—丙烯酸共聚物络合—超滤处理重金属废水

摘要

络合-超滤技术应用于重金属废水处理，具有操作简单、无相变、选择性较好、处理效率高、易实现对金属资源的回收等优点。选择具有高络合量的水溶性聚合物并研究其操作条件，对络合-超滤技术处理低浓度重金属废水具有重要意义。
　　本文以工业马来酸-丙烯酸共聚物(PMA-100)为络合剂，采用自制的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)中空纤维超滤膜，研究了对单一重金属离子（Cu2+、Zn2+、Ni2+和Mn2+）的去除效果以及Cu2+和Mn2+混合溶液的选择性分离。
　　采用电位和电导滴定法分析了马来酸-丙烯酸共聚物(PMA-100)的解离特性，初步考察了与金属离子的络合反应动力学，同时对PMA-100与不同金属离子的络合能力进行了比较。结果表明，其羧基含量为9.5 mmol/g，解离平衡常数pKHm=6.74。pH=6.0时，一定量的PMA-100与Cu2+、Zn2+、Ni2+和Mn2+在5min内完成络合，对应的络合效率分别为99.8％、98.8％、99.0％和99.6％。以上金属离子与PMA-100络合能力的顺序为:Cu2+＞Zn2+＞Ni2+＞ Mn2。
　　以Cu2+和Mn2+为研究对象，分别考察了聚合物-重金属络合物的浓缩-解络过程。研究表明，截留液中铜和锰的浓度由初始的10 mg/L增大到近100 mg/L时，对应的膜通量分别衰减了12.6％和15.2％。经解络合-洗涤，实现了PMA-100的再生，再生的PMA-100在pH=6.0，聚合物/重金属质量比(P/M)为6下，对Cu2+和Mn2+的截留率分别为97.3％和98.2％。
　　选择性分离等质量浓度(10 mg/L)的含Cu2+和Mn2+混合离子溶液，在全循环模式下得出较佳分离条件:pH=5和P/M=6，对应的Cu2+和Mn2+的截留率分别是99.0％和29.2％。以此条件进行浓缩分离，当浓缩倍数为10时，Cu2+和Mn2+的浓度由最初的10 mg/L分别增至99.3mg/L和31.8 mg/L。继续用pH=5.0的水洗涤，截留液中Cu2+浓度约为99.0 mg/L，而Mn2+的浓度降至8.2 mg/L，基本实现了两者的分离。