纳滤膜对废水中不同铬离子分离特性的研究
摘 要：采用纳滤膜在室温条件下对含铬废水进行处理。探讨了铬的不同形态、进料溶液中铬离子浓度、膜两侧压力对除铬效果的影响。结果表明：在实验条件下纳滤膜对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的去除率都很高，均大于90%，且Cr(Ⅵ)去除率稍微大于Cr(Ⅲ)的去除率。随着进料废水中铬离子浓度升高或膜两侧压力的增加，纳滤膜对其去除率均有一定程度的下降。
Cr(Ⅵ)在电镀、印染、材料、化工等领域都有着广泛的工业用途，对皮肤粘膜有刺激和腐蚀的作用，已被确认为致癌物。目前，含 Cr(Ⅵ)废水的处理方法主要有 2 种：一种是改变 Cr(Ⅵ)在水中的存在形态， 将 Cr(Ⅵ)离子转变成 Cr(Ⅲ)，使溶解性的金属离子转变为不溶或难溶的金属化合物，从废水中去除；另一种是不改变 Cr(Ⅵ)的存在形态，采用萃取法、吸附法、液膜分离法等直接将 Cr(Ⅵ)从废水中除去。Cr(Ⅲ)是人体必须的微量元素，在肌体的糖代谢和脂代谢中发挥特殊作用，但 Cr(Ⅲ)和 Cr(Ⅵ)可以相互转化，溶液中过高浓度的 Cr(Ⅲ)也会对环境造成潜在的危害。 采用纳滤膜同时考察对 Cr(Ⅵ)和 Cr(Ⅲ)的截留性能鲜见报道，本文采用纳滤膜对溶液中不同形态铬离子的分离特性进行研究，并分析了其截留机理，提出了采用纳滤膜实现对溶液中Cr(Ⅵ)和 Cr(Ⅲ)同时截留的可能性。
1 实验部分
1.1 实验材料
重铬酸钾（分析纯） ，天津市科密欧化学试剂开发中心；硝酸铬（分析纯） ，北京五七六零一化工厂；去离子水；纳滤膜由上海亚东核级树脂有限公司提供。
1.2 实验装置与实验方法
实验装置由浙江中控科教仪器设备有限公司生产。实验研究了纳滤膜对不同价态铬离子的截留性能，纳滤膜为复合材质，表层材料为聚芳香酰胺，支撑层为聚砜，膜面积为 0.4 m2。透过实验装置如图 1 所示，实验过程中控制温度恒定为25 ℃，操作压力为 0.30~0.55 MPa，溶液中铬离子浓度采用岛津 A-6300原子吸收分光光度计 （日本岛津公司）进行检测。
1.3 膜通量和截留率
膜通量（J）是用来表征膜组件工作能力的重要参数，计算公式如下：
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结论
考察不同压力及不同料液浓度下纳滤膜对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的去除效果。结果发现：纳滤膜对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的去除率均大于90%， 且Cr(Ⅵ)去除率稍微大于 Cr(Ⅲ)的去除率。 当进料废水中铬离子浓度从 4 mg/L 增加到 20 mg/L 时，Cr(Ⅵ) 的截留率从 99.67%降低至98.04%， Cr(Ⅲ)的截留率从 96.93%降低至 96.31%；当膜两侧压力从 0.3 MPa 增加至0.5 MPa 时，纳滤膜对其去除率均有一定程度的下降，Cr(Ⅵ) 的截留率从 99.61%降低至 98.44%，Cr(Ⅲ)的截留率从 96.74%降低至95.32%。
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