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水体中重金属污染对人类健康和环境污染最严重污染之一。随着国家推进生态文明建设,使重金属废水处理成为大家研究的热点。络合-超滤工艺对处理重金属废水有良好的效果,且能耗低、二次污染少、操作简单等,效果符合日益严格的环境法规的要求,因此具有广阔的应用前景。本实验采用甘肃天水凹凸棒石作为络合剂的原材料,用十六烷基三甲基溴化铵进行改性后,制成凹凸棒石胶体。凹凸棒石胶体与人工配置重金属废水(Pb2+、Zn2+以及Pb2+和Zn2+)进行络合-超滤实验,考察不同初始pH值、不同络合剂添加量以及不同重金属盐对重金属去除效果的影响和超滤膜地污染。凹凸棒石络合-超滤试验在不同初始pH(pH=3、5、7、9、11),随着pH的增加,重金属的截留率有着明显的增长。在处理单一重金属(Pb2+或Zn2+)时,当pH大于9时,Zn2+截留率均大于97%,Pb2+截留率均大于98%,且Zn2+离子残余浓度和Pb2+离子残余浓度符合国家相关标准。在处理复合重金属(Pb2+和Zn2+)时,当pH值3-5时,单一重金属平均截留率大于复合重金属平均截留率;pH为7时,单一 Pb2+截留率小于复合Pb2+平均截留率,但单一 Zn2+截留率于复合Zn2+平均截留率;当pH大于9时,单一重金属平均截留率小于复合重金属平均截留率,且Zn2+离子和Pb2+离子残余浓度符合国家相关标准。处理复合重金属(Pb2+和Zn2+)时,凹凸棒石优先络合Pb2+离子,当pH为7时,选择性分离系数达到最大值。络合-超滤试验在不同的凹凸棒石添加量(1.0 g/L、3.0 g/L、5.0 g/L、7.0 g/L和10.0 g/L)下,Pb2+截留率均大于91%,Zn2+截留率均大于71%。在处理单一重金属(Pb2+或Zn2+)时,当凹凸棒石添加量大于5.0 g/L时,Pb2+截留率均大于97%,且Pb2+离子残余浓度符合国家相关标准;当凹凸棒石添加量大于7.0 g/L时,Zn2+截留率均大于93%,且Zn2+离子残余浓度符合国家相关标准。在处理复合重金属(Pb2+和Zn2+)时,凹凸棒石添加量从1.0 g/L增加到10.0 g/L,单一重金属平均截留率小于复合重金属平均截留率。处理复合重金属(Pb2+和Zn2+)时,凹凸棒石优先络合Pb2+离子,当凹凸棒石添加量大于5.0 mg/L时,选择性分离系数达到最大值。络合-超滤试验中,硫酸盐和溴化盐对于重金属的去除效果起抑制作用;乙酸盐和氯化盐在低pH值时,对重金属去除效果起抑制作用,在高pH值时对重金属去除效果起促进作用;硝酸盐对重金属去除效果基本没有影响。在处理复合重金属(Pb2+和Zn2+)时,重金属盐对重金属选择分离地从大到小的顺序:乙酸盐、硫酸盐、溴化盐、氯化盐、硝酸盐。改性凹凸棒石络合-超滤处理水中重金属废水运行120 min,膜通量随着运行时间一直在下降。建立膜阻力污染模型,分析各摩阻力随pH和凹凸棒石添加量的变化。随着pH值的增加,膜层固有阻力Rm基本不变,但膜层固有阻力Rm占比不断减少;随着pH值的增加,可逆极化层阻力Rp,r占比有小幅度上升,不可逆极化层阻力Rp,ir占比和不可逆污染阻力Rf占比不断增加;膜层固有阻力Rm、不可逆极化层阻力Rp,ir和不可逆污染阻力Rf随着pH不断增加。膜总阻力随着pH增加而增加,处理复合重金属Zn和Pb的膜总阻力高于单一重金属离子的总膜阻力。随着凹凸棒石添加量值的增加,膜层固有阻力Rm基本不变,但膜层固有阻力Rm占比不断减少;随着凹凸棒石添加量的增加,可逆极化层阻力Rp,r占比先小幅度上升后小幅度下降,不可逆极化层阻力Rp,ir占比不断减少,不可逆污染阻力Rf占比不断增加;膜层固有阻力Rm、不可逆极化层阻力Rp,ir和不可逆污染阻力Rf随着凹凸棒石添加量不断增加。膜总阻力随着凹凸棒石添加量增加而增加,处理复合重金属Zn和Pb的膜总阻力高于单一重金属离子的总膜阻力。