一种Gemini胶团强化超滤法处理含铅废水的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种Gemini胶团强化超滤法处理含铅废水的工艺，所述工艺包括以下步骤：一、将Gemini投入到配制的含铅废水中，电动搅拌器下剧烈搅拌。二、溶液静止，使溶液达到稳定状态。三、将原料液通过蠕动泵送入到超滤膜组件中，采取单级循环连续错流式操作模式进行超滤处理。本发明专利技术将阴离子型Gemini表明活性剂应用于GMEUF法处理重金属废水的研究工作中，考察发现与传统的胶团强化超滤法相比，表面活性剂投料量降低了2个数量级以上，重金属及表面活性剂的截留效果也有较大突破，解决了目前传统胶团强化超滤法投料量大造成水体二次污染的问题，可以广泛应用于水处理领域，并为未来工业废水处理方法改进提供了一个新思路，具有广泛的发展前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于膜法水处理
，涉及一种利用新型表面活性剂进行胶团强化超滤来处理含铅废水的方法。
技术介绍
含铅废水主要来源于铅蓄电池工业、矿山开采、金属冶炼、汽车尾气、燃煤、油漆涂料等，众多铅污染源如果处置不当，会对人类健康，尤其儿童身体造成不可逆的损害。对含铅废水进行预处理，使其达到法规标准再排放，是控制水体铅污染最有效的途径。目前含铅废水处理有诸多方法，如化学沉降法、吸附法、浮选法、电化学法等，但都存在各自无法克服的缺陷。然而1968年，Michaels教授最先提出了将表面活性剂引入到超滤过程的概念，自此胶团强化超滤法在重金属离子处理领域得到广泛研究。胶团强化超滤法是将离子型表面活性剂加入到废水中，当其浓度大于临界胶束浓度且溶液温度高于Krafft点时，会形成表面带有大量电荷、粒径在0.005～0.01μm的胶团。由于静电作用，废水中的重金属离子会被吸附在带有相反电荷的胶团上。用孔径小于胶团粒径的超滤膜处理废水时，吸附重金属离子的胶团会被截留，水和少量表面活性剂单体以及未被吸附的重金属离子透过膜，从而实现绝大部分重金属离子被有效分离，即废水净化。随着这一技术研究日渐成熟，其在重金属废水处理方面展现了无可比拟的优势：（1）能耗低：分离过程在接近常温常压条件下进行，只需简单的加压输送流体即可。另外，经超滤膜处理后所得的浓缩液体积相对原废水来说大大减少，所以进一步处理的能耗也较低。（2）截留率高：对某些重金属离子的截留率甚至达到99%以上。（3）可实现资源回收利用：重金属废水经过MEUF处理后，渗透液经过简单处理即可作为工业用水进行回用。浓缩液经过合适的方法处理可以回收其中的表面活性剂和昂贵的重金属。（4）对低浓度重金属废水处理效果佳：随着废水中重金属离子浓度的降低，传统的净水技术对重金属离子的去除率都会下降，而MEUF却没有表现出这个缺点。（5）设备简单易操作。上述优势使得MEUF在重金属废水处理领域具有很大的应用潜力及广阔的应用前景。然而，常规MEUF在处理重金属废水时存在表面活性剂的用量较大的不足。由于传统表面活性剂的临界胶束浓度较高，用常规MEUF处理重金属废水时，表面活性剂的投入量较大。相应地，渗透液中流失的表面活性剂的浓度也较高。这一不足增加了MEUF处理重金属废水的成本，还有可能导致新的环境问题，因此大大限制了该项技术的进一步推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服传统胶团强化超滤法投料量大、表面活性剂截留率低的缺点，提供一种Gemini胶团强化超滤法处理含铅废水的工艺。本专利技术将阴离子型Gemini表明活性剂应用于MEUF法处理重金属废水的研究工作中，考察发现与传统的胶团强化超滤法相比，表面活性剂投料量降低了2个数量级以上，重金属及表面活性剂的截留效果也有较大突破，解决了目前传统胶团强化超滤法投料量大造成水体二次污染的问题，可以广泛应用于水处理领域，并为未来工业废水处理方法改进提供了一个新思路，具有广泛的发展前景。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种Gemini胶团强化超滤法处理含铅废水的工艺，包括以下步骤：一、将6.35×10-5～1.905×10-4mol/L的Gemini投入到配制的10～30mg/L含铅废水中，电动搅拌器下剧烈搅拌20～40min。二、溶液静止2～4h，使溶液达到稳定状态。三、将原料液通过蠕动泵送入到超滤膜组件中，采取单级循环连续错流式操作模式，调节工作压力为0.06～0.08MPa，超滤时间为5～30min。本专利技术将新型表面活性剂Gemini代替传统单链表面活性剂（如十二烷基硫酸钠，简称SDS）。由于其独特的结构：两个常规单链表面活性剂在其亲水头基，或靠近亲水头基处由连接基团通过化学键连接在一起构成的，其分子式如图1所示。Gemini表面活性剂的特殊结构使得这种表面活性剂在形成胶团时增强疏水链间的结合力，同时减弱亲水基团间的排斥力，因而Gemini表面活性剂更容易在低浓度下形成胶团，使其临界胶束浓度有显著降低，也就是可以大大降低表面活性剂的投料量，从而可以彻底解决传统胶团强化超滤法投料量大会形成二次污染这个问题。相比于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1）投料量相比传统表面活性剂降低2个数量级，大大降低处理难度，并避免表面活性剂的二次污染。2）表面活性剂截留量大，与传统表面活性剂相比，表面活性剂的截留率由40%提升到90%左右，这对膜法水处理技术是一个突破，明显降低了水处理的副作用，降低进一步处理难度。3）对铅离子的截留率高，能达到95%以上，同时对于低浓度重金属离子截留效果也很理想，有广泛发展前景。4）胶团强化超滤设备简单，易操作，极易上手。附图说明图1为表面活性剂Gemini的分子式；图2为Gemini胶团强化超滤法的工艺流程图，1-料液槽，2-蠕动泵及压力表，3-中空纤维超滤膜，4-渗透液转子流量计，5-浓缩液转子流量计，6-进料液，7-渗透液，8-浓缩液；图3为Gemini胶团临界胶束浓度测定；图4为Zeta电位随Gemini表面活性剂的变化图；图5为Gemini含量对渗透液组分的影响图；图6为Gemini含量对截留率的影响图；图7为Gemini含量对渗透通量及膜污染阻力的影响图；图8为Gemini含量对回收比的影响图；图9为运行时间对渗透液组分的影响图；图10为运行时间对截留率的影响图；图11为运行时间对渗透通量及膜污染阻力的影响图；图12为运行时间对回收比的影响图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术所述的Gemini胶团强化法处理水中铅离子的工艺方法作进一步说明，主要是对该方法的条件参数进行一些优化的过程中了解本专利技术的优越性，而不是要对本专利技术进行限制。实施例1：1）称取0.042gGemini表面活性剂用超纯水稀释为250ml2.4×10-4mol/L母液，从母液中移取1～10ml于10个10ml容量瓶中，配制成不同浓度标准溶液，分别测定25℃下电导率，制c-σ图，求得临界胶束浓度。2）配制不同浓度下Gemini表面活性剂溶液，测定Zeta电位值，做CMC-Zeta电位图。实施例2：1）将浓度为0、6.350×10-5、9.525×10-5、1.273×10-4、1.587×10-4、1.905×10-4mol/L制备好的Gemini投入到配制的10mg/L含铅废水中，电动搅拌器下剧烈搅拌30min。2）溶液静止3h，使溶液达到稳定状态。3）如图2所示，将原料液通过蠕动泵送入到超滤膜组件中，采取单级循环连续错流式操作模式，调节工作压力为0.07MPa，超滤时间为20min。4）20min后，用50mL比色管收集渗透液和浓缩液样品，同时记录此时的渗透液流量及浓缩液流量。5）用溴甲酚绿碱性分层滴定法测定渗透液及浓缩液中Gemini表面活性剂浓度；用电感耦合等离子体原子发射光谱测定渗透液及浓缩液中铅离子浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Gemini胶团强化超滤法处理含铅废水的工艺，其特征在于所述工艺具体步骤如下：一、将6.35×10‑5～1.905×10‑4mol/L的Gemini投入到配制的10～30mg/L含铅废水中，电动搅拌器下剧烈搅拌20～40min；二、溶液静止2～4h，使溶液达到稳定状态；三、将原料液通过蠕动泵送入到超滤膜组件中，采取多级循环连续错流式操作模式，调节工作压力为0.06～0.08MPa，超滤时间为5～30min。

【技术特征摘要】
1.一种Gemini胶团强化超滤法处理含铅废水的工艺，其特征在于所述工艺具体步骤如下：
一、将6.35×10-5～1.905×10-4mol/L的Gemini投入到配制的10～30mg/L含铅废水中，电动搅拌器下剧烈搅拌20～40min；
二、溶液静止2～4h，使溶液达到稳定状态；
三、将原料液通过蠕动泵送入到超滤膜组件中，采取多级循环连续错流式操作模式，调节工作压力为0.06～0.08MPa，超滤时间为5～30min。
2.根据权利要求1所述的Gemini胶团强化超滤法处理含铅废水的工艺，其特征在于所述G...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立彦，张世晨，王炎，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23