纳滤去除水中的有害离子

1、中国化学会第七届水处理化学大会暨学术研讨会论文集 纳滤去除水中的有害离子 韭显韭！。 张林生吕锡武。 （，东南大学环境工程系。南京； ，南京师范大学， 南京，）摘要： 纳滤膜具有荷电的纳米级微孔结构对溶解无机盐具有一定的截留能力本文综述了纳滤去除饮用水和重金属废水中的有毒有害离子的效果与应用，阐述了纳滤膜对无机盐的裁留效果主要取决于膜对离子的电荷效应或道南效应的强弱衰现在对多价离子的截留率高于单价离子。利用纳滤膜这种分离性能，可以去除部分饮用水中微量的有害单价离子（如”、，等）和大部分的有毒二价离子（如和重金属离子）获取优质安全的饮用水：也可以用于处理重金属废水。能有效去除废水中的重金属离子。

2、与反渗透相比，纳滤具有操作压力低、出水效率高，浓缩水排放少等优点。若将纳滤和反渗透集成用于重金属废水处理，可以做到对有毒重金属离子的回收利用和出水回用实现清洁生产，既具经济效益，又具环境效益，在工程实际中极具推广应用价值。关键词：纳滤饮用水重金属离子 纳滤膜是世纪年代问世的新型分离膜，早期被称为“疏松型”反渗透膜或“致密型”超滤膜具有荷电的纳米级微孔结构，这使得纳滤膜不仅可以截留低分子量（）物质，而且对溶解无机盐也具有一定的截留能力。纳滤膜对无机盐的截留效果主要取决于膜对离子的电荷效应或道南效应的强弱”。由于大多数商品化的纳滤膜荷负电，当截留阴离子时，由于多价阴离子与膜电荷之间的静电排斥作用强

3、，所以膜对多价阴离子的截留率比单价阴离子要高；当截流阳离子时由于多价阳离子与单价阳离子相比较，单位离子所带的电荷较多，相应地富集于纳滤膜膜孔中起中和、平衡膜体负电荷作用的离子数量较少，所以多价阳离子与单价阳离子相比较，截留率也较高”。 虽然纳滤去除离子的能力不及反渗透，但与反渗透相比，纳滤具有操作压力低、出水效率高、浓缩水排放少等优点在去除饮用水和废水中的有害离子时若合理应用纳滤技术，则可取得较好的经济效益和环境效益。 去除饮用水中的有害离子去除水中的亚硝酸盐和硝酸盐 目前许多市政自来水厂面临水资源中硝酸盐和亚硝酸盐浓度增加的问题，饮用水中硝酸盐超过 时会导致个月以下婴儿患缺铁血红蛋白症亚硝酸

4、盐则是公认的致癌物。采用纳滤膜可以部分去除硝酸盐比如美国陶氏公司的膜对硝酸盐有的截留率致密型纳滤膜对硝酸盐截留率较大而疏松型纳滤膜则对硝酸盐截留率较小”。 李灵芝等采用公司生产的卷式纳滤膜深度净化自来水。对昕的去除率达，纳滤膜出水未检出；对。去除率达到，同时还能有效去除自来水中的、及致突变物质。表明纳滤技术是制取安全饮用水的有效手段。 去除水中的砷 饮用水中砷过量会导致皮肤癌美国环境保护中心所进行的研究表明如果将饮用水中砷含量从以前的减，。，可以使癌症发病率由降低到以下”砷在水中以两种价态存在。价砷以中性分子，的形式存在，而价砷在高值下则以价阴离子？的形式存在采用纳滤膜去除水中价和价砷的实验结

5、果“”表明，通常情 中国化学会第七届水处理化学大会暨学术研讨会论文集况下纳滤膜对价砷的截留率与水溶液的值和砷浓度有关，当值保持在左右时纳滤膜对价砷的截留率随砷浓度的增加而在问变化但是任何操作条件下对价砷的截留效果都不明显这是由于纳滤膜对中性分子形式存在的价砷的空间位阻作用不大，而对离子形式存在的价砷不仅有空间位阻作用还有静电排斥作用降低水中的氟化物 饮用水中氟化物量如果高于 ，会导致牙齿和骨骼氟中毒采用纳滤膜去除饮用水中氟化物的研究结果”表明纳滤膜对氟离子有很好的截留率对卤素离子的截留顺序是，。这是由于这些离子的水合作用活化能不同所致。比。和。更容易发生水合作用其它有害离子 饮用水水质标准中的

6、其它有害离子主要包括镉、铬（六价）、铜、铅、锰、汞、镍等它们大多来源于工业废弃物泄漏和工业废水捧放等采用纳滤膜可有效去除上述重金属污染物。林耀军等”采用活性炭与纳溏组合工艺去除自来水中有害离子的效果见表 表纳滤去除自来水中有害离子的效果 在饮用水制备过程中采用纳滤膜在去除无机有害离子的同时也可有效去除有机微污染物因而更加经济可行”。 处理重金属离子废水处理含镍废水 电镀镍会捧放大量的含镍废水。由于镍是贵重金属，其化合物有毒。若不处理会引起环境污染和有价值的镍和水流失。 ”采用纳滤膜处理含有和的电镀废水。操作压力在以上时，的截留率保持在以上。进水浓度（，）对截留率无显著影响，因此可采用较高的回收

7、率，减少浓缩液，发挥出纳滤的优点。 应用纳滤和反渗透集成膜分离技术处理可实现电镀镍漂洗水回收利用。国家海洋局杭州水处理技术中心在长沙力元新材料股份有限公司建成一套处理能力电镀镍漂洗水回收利用装置。采用级浓缩。第一级纳滤浓缩倍，第二级反渗透（）浓缩倍，第三级反渗透（）浓缩倍总浓缩倍数为倍， 废水中的浓缩至、流量由减至后进入负压蒸发系统得晶体和其它电解质晶体；透过液经离子交换处理后小于 ，然后同自来水混合，经处理后回用作漂洗泡沫镍的纯水，取得了明显的经济效益和环境效益“”。处理含铬废水 铬是公认的有毒物质，其毒性与价态有关，“）的毒性大于）。作者采用膜对含（）废水进行试验研究，试验结果表明膜对含）

8、废水有良好的处理效果，去除率超过了，出水）浓度低于，可以达标排放或回用于镀件漂洗。由于（）的水溶液体系存在化学平衡：，”营。因此对（）的截留效果影响显著，较高时，（）主要以存在，膜电荷对其排斥作用强，截留率高；较低时，（）主要以存在，膜电荷对其排斥作用较弱，截留率低。 中国化学会第七届水处理化学大会暨学术研讨会论文集 荷负电的纳滤膜对铽）的截留率可达冁，共存盐和，对截留率无显著影响，（则使截留率有所下降”。在用硫酸铬鞣制的制革工艺中，应用纳滤可以回收废水中的铬盐，既取得了经济效益又保护了环境”。处理含镉废水 纳滤可以有效去除水中的，对。的截留率要比（），已有文献报道”“”纳滤膜对（吣有的截留率

9、，而对。的截留率达以上。处理含铜废水 ”应用聚酰胺的卷式纳滤膜和反渗透膜截留废水中的”，纳滤膜的截留率为，反渗透膜的截留率为，表明纳滤和反渗透都可有效去除水中的”。 镀铜时镀液一般由、，及其他化合物组成，为。在镀铜过程中铜逐渐减少，而反应过程产生的和会积累在反应池。反应过程需要不断补充、和。为提高镀铜液的利用率并提高经济效益，希望膜在为的条件下能够将的铜盐截留回收，而让产生的和透过膜。试验结果表明，纳滤膜在截留的同时也截留了这是不希望的但如果用（）：替代。可解决这个问题。处理混合重金属离子废水 ”应用纳滤膜和反渗透膜处理矿和混合废水，反渗透的平均去除率在为，纳滤的平均去除率也达以上。”应用超低

10、压反渗透膜膜（也属于纳滤膜）在和操作压力为时处理含”、和“）的实际电镀废水，结果见表。 表 膜对、”和“）混合废水的截留效果 应用纳滤膜还可以将溶液中的不同重金属离子实现分离。如与的分离，先将它们转化成和再加入，分别形成荷电络合物和非荷电络合物当浓度为时，镉的主要存在形式是：，而镍仍以存在用荷正电的纳滤膜处理，截留而让自由通过即可以实现金属之间的分离”。结语 纳滤对离子的去除主要是电荷效应，对二价离子和高价离子有较高的截留率。很多有害离子在水中都存在二价或高价形态（如“、”，一、，、一等）利用纳滤膜这种分离特性可以有效将其从水中分离去除比直接采用反渗透更经济，回收率也比反渗透高，也减少了浓缩液

11、的量采用纳滤制备饮用水，可以有效去除水中的微量有毒离子，保留一部分人体所需的矿物质：又可有效除去水中的有机微污染，获得优质安全的饮用水。因此纳滤技术可望成为世纪饮用水制各的主要途径。 在重金属废水处理方面，若将纳滤和反渗透集成，可以做到对有毒重金属离子的回收利用和出水回用，实现清洁生产既具经济效益，又具环境效益在工程实际中极具推广应用价值。 参考文献 ， 川，（）： ， 们， ： ，乱 ，（）：【 】 ，（： 中国化学会第七届水处理化学大会暨学术研讨会论文集 【】王大新王晓琳面向饮用水制备过程的纳滤膜分离技术【】膜科学与技术（）： 】， 。）； 。 （】，（： 【】李灵芝，李建槊张淑琪纳滤膜深度处理自来水中有害物质的研究重庆环境科学。，（）： 【 ， 【 【： 【 。 。 【】，。： 【 ， 。 （） 【】 。，（）：一 【】，； 【】，（）：【】林耀军肖贤明。傅家谟纳滤组合工艺对自来水中主要有害物质去除效果研究册中国科学院研究生院学报，（）】张显球，张林生吕锡武纳滤去除有机微污染的效果与应用【】水处理技术（）【】，【】，：【 ， ， ，：【】楼永通陈益棠。王寿根等膜分离技术在