纳滤膜处理含钼酸性废水的研究
本文主要采用纳滤膜分离技术对钼酸铵生产过程中产生的含钼酸性废水进行金属钼回收和废水的回收利用。
1 试验部分
1.1 试验原液
试验所用酸性废水为钼酸铵生产过程中产生的酸性废水，其pH在2.0～2.5之间，所含金属离子指标选取2组见表1。
表1 原液金属离子质量浓度
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1.2 试验装置
纳滤膜系统装置采用上海某家企业提供的小型中试设备，设备最高操作压力可达2.5MPa。膜对液体的pH值要求范围为2～10。膜为管径30cm的管式复合纳滤膜。
1.3 试验过程
首先进行设备调试、试压以及水通量测试。将原液经过过滤器后加入到纳滤膜废水处理系统，试验一次采用的原液为200L左右，分次加入。系统排空气后进行全循环，维持系统稳定运行至少5～10min。循环过程中维持温度稳定。每隔数分钟测水通量的变化，当浓缩到一定倍数后，进行加水透析，控制加水透析量，直至达到脱盐的指标，此时试验结束，进行设备清洗。其试验操作参数设定见表2。
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1.4 纳滤膜的分离原理
纳滤过程之所以具有离子选择性，是由于在膜上或者膜中有负的带电基团，它们通过静电互相作用，阻碍多价离子的渗透。根据文献[5]说明，可能的荷电密度为0.5～2.0meq/g。为此，可用道南效应加以解释:
ηj=μj+zj.F.
式中 ηj——电化学势；μj——化学势；zj——被考查组分的电荷数；F——每摩尔简单荷电组分的电荷量(称为法拉第常数)；<——相的内电位，并且具有电压的量纲。式中的电化学势不同于熟知的化学势，是由于附加了zjF<项，该项包括了电场对渗透离子的影响。利用此式，可以推导出体系中的离子分布，以计算出纳滤膜的分离性能。
2 结果与讨论
2.1 浓缩液和透过液的分析
2组试验原液经过纳滤系统处理后的浓缩液和透过液的指标见表3、表4。
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通过表3、表4可以看出，该系统对原液的浓缩倍数可达6～8倍，对二价及更高价态的金属离子有很好的截留率。对钼的截留率高达98%以上，对Cu、Fe、Ca、Mg的截留率都在80%～95%之间。对一价金属离子有较高的透过率，K、Na的透过率达60%以上。通过纳滤系统浓缩后的原液钼含量大为提高，对后续处理浓缩液提取钼极为方便。透过液各种金属离子指标较低，可以返回钼酸铵生产过程回用，达到环保效果。
2.2 过程中水通量的变化
在试验过程中，随着浓缩倍数的增加，造成膜中液体浓度极差，会使膜通量逐渐变小，图1为一次试验过程中膜通量随时间的变化曲线。
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从图1可以看出，随着时间增加及浓缩倍数的提高，膜通量会逐渐减小。当通量减小到一定值时，可作为浓缩的界限值。
2.3 加水透析
试验中随着浓缩倍数的提高，膜中液体的浓度极差增大，膜通量值有所减小，对膜也有很大影响，甚至堵塞膜，所以为了增加浓缩倍数，可在浓缩阶段后期加入适量水透析，提高浓缩的倍数。图2为试验进行到后期时加入适量水对膜通量的影响变化曲线。
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由图2可以看出，在11∶20时加入一定量的纯水，膜通量值会有明显增加，这样可以增加浓缩倍数。
3 结 论
在本试验中，采用纳滤膜系统处理酸性废水，试验结果较为理想。表现在:
(1)试验所需操作压力不大，在1～1.5MPa之间。且设备占地小，能耗较小，处理时间短。
(2)浓缩倍数较高，可浓缩至少6倍以上。对钼和其他高价金属有较高的截留率。方便了后续对钼和其他重金属离子的回收。
(3)通过膜处理后的透过液可以返回生产系统回用，减少废水排放，达到环保要求。但试验局限于小型中试，试验过程对膜的寿命，膜的保养，膜的清洗等一些主要环节还未系统研究，所以还有很多工作要做。
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