一种高稳定性的废水处理系统

1.本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种高稳定性的废水处理系统。


背景技术：

2.电镀行业主要为配套加工行业，分为单金属电镀、合金电镀、非晶态合金电镀、化学转化膜、化学镀、复合电镀、电铸等，除了专业电镀厂和少数大厂配套的电镀车间外，大多数电镀企业依然存在规模小、产值小、管理水平低的问题。电镀生产过程中需要使用大量的含铬、镍、铜、欣、银等重金属化学品，产生的重金属污染物在自然中难以降解，可在环境中长期累积，甚至转换为毒性更大的化合物，通过食物链在生物和人体内蓄积，严重危害到人体健康和生态安全。
3.现有相关文献资料报道对于含重金属废水处理常用的技术包括化学法、物理法和生物法等，其方案各有优缺点。化学法易受废水中离子浓度、温度、ph等外界因素的影响，需要对加入的化学物质种类和浓度进行反复试验；生物法会受季节、培养周期和具有选择性的限制，目前实际应用有限。物理法，特别是膜交换法目前得到了广泛关注，其技术可靠，操作费用低，占地面积小，不产生废渣。电渗析技术主要是在外加电场下，利用半透膜的选择透过性，不同的带点溶质粒子通过膜迁移实现不同的溶质粒子的分离，被广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业中，特别是在电镀工业中含金属废水的处理中得到应用。
4.但是目前在使用的过程中也发现一些问题，一方面，电镀工业产生的废水除了含有大量的重金属离子之外，还存在酸度高的特点，离子交换膜在这一条件下长期使容易被腐蚀，导致阳离子交换膜的膜面结构和内部孔道被破坏，进而使得阳离子交换膜的分离能力和分离效率极大降低。另一方面，阳离子交换膜的抗污染性不强，特别是当废水中存在一些有机污染物时，如表面活性剂或蛋白质，这些有机污染物可能对阳离子交换膜造成不可逆的破坏，导致电渗析过程无法平稳运行。目前已经有一些改性工艺对阳离子交换膜进行改性，如中国专利公开号“cn113042112a”公开了一种功能化阳离子交换膜的制备方法，包括如下步骤：将羧甲基纤维素钠和羧基化的纤维素纳米晶须分散于蒸馏水中，得到膜液；将所述膜液进行真空脱泡处理后，流延成膜，得到前驱体；将所述前驱体用氯化铁水溶液进行交联后，用盐酸水溶液洗涤，得到所述功能化阳离子交换膜，可以提升阳离子交换膜具有较强的耐酸性能和吸附性能。但是这些改性方法条件复杂，难以工业化。


技术实现要素：

5.本发明是为了克服现有技术中电渗析处理电镀废水工艺难以长期稳定运行，其中的阳离子交换膜容易被腐蚀、污染的缺点，提供了一种高稳定性的废水处理系统，在阳离子交换膜侧面引入笼形多面低聚倍半硅氧烷，再在笼形多面低聚倍半硅氧烷上引入磺酸基，在不影响主链刚性的情况下提高阳离子交换膜的耐酸性能和抗污染性能，增强电镀废水处理的长期运行稳定性。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高稳定性的废水处理系统，包括依次设置且通过管路相连的进水单元、预处理单元、电渗析单元、后端浓缩单元，所述电渗析单元包括一个或多个串联的电渗析器，所述电渗析器包括阳极、阴极和若干阳离子交换膜、若干阴离子交换膜，所述阴离子交换膜和相邻的阳离子交换膜分别形成浓水室和淡水室，浓水室与后端浓缩单元管道连接，淡水室还连接有淡水箱；所述第一阳离子交换膜、第二阳离子交换膜均为磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜。
7.在电镀废水处理过程中，首先通过预处理单元对电镀废水中可能存在的悬浮物、微生物、胶质颗粒和部分重金属离子进行过滤，然后再将其引入电渗析单元中。在外加直流电场的驱动下，利用离子交换膜的选择透过性，阴、阳离子分别向阳极和阴极移动。离子迁移过程中，若膜的固定电荷与离子的电荷相反，则离子可以通过；如果它们的电荷相同，则离子被排斥，从而实现溶液中离子的定向移动，在相邻的隔室间形成淡水室和浓水室，从而实现溶液的淡化。在淡化过程中，阳离子交换膜的性能对淡化处理的效果具有显著影响。常规采用的阳离子交换膜多为主链接枝磺化阳离子交换膜，其在长期处理过程中难以维持稳定性，容易被电镀废水中的酸破坏，或因为长时间使用造成离子通道的污染与堵塞，降低生产效率。本发明采用磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜，在聚偏氟乙烯膜的侧面引入笼形多面低聚倍半硅氧烷(poss)结构，可以增强膜的抗污染性能和耐酸性能，同时在poss 结构上接枝磺酸基团，使得侧链的亲水磺酸基与主链之间存在一定间隔，减少对主链刚性的影响，保证膜的机械强度，减少由于阳离子交换膜的通道堵塞或结构破坏造成的电渗析效率降低，延长膜的使用寿命，增强装置稳定性。
8.作为优选，所述磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜的制备方法包括以下步骤：(1)膜表面改性：将聚偏氟乙烯膜在含有相转移催化剂的强碱溶液中浸泡3～5h，得到表面改性聚偏氟乙烯膜；(2)笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝：将含有硅氢键的笼形多面低聚倍半硅氧烷、催化剂在溶剂中混合，再将表面改性聚偏氟乙烯膜浸泡在溶液中，在40～60℃下反应2～6h后，得到笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝聚偏氟乙烯膜；(3)磺化改性：在60～80℃下，将笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝聚偏氟乙烯膜浸入磺化液中，缓慢通入氯气和二氧化硫，在紫外光照下反应2～6h，结束后取出膜，依次用碱液、去离子水、酸液洗涤后干燥，得到磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜。
9.常规侧链磺化型聚合物通常采用前磺化法制备，即先对合成聚合物的单体接枝磺酸基团，然后再聚合得到带有磺酸基的聚合物，但是这一方法存在单体改性条件难以控制，聚合过程中由于空间位阻造成膜结构不均匀，机械强度或电导率差等问题，对聚合过程的条件控制十分苛刻。本发明的磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜制备过程中首先将聚偏氟乙烯膜表面进行强碱改性，在强碱和相转移催化剂的作用下脱去膜表面的hf，形成一定数量的不饱和键，再通过硅氢加成反应先将poss结构接枝到聚偏氟乙烯膜上，最后对poss 上的长链烷基进行磺化得到磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜。相比于前磺化法，反应条件控制简单，避免了聚合物合成过程中由于空间位阻问题导致的膜机械性能和电导率不足的问题。
10.作为优选，步骤(1)中，所述强碱溶液为8～12mol/l氢氧化钠、氢氧化钾溶液中的
一种，所述相转移催化剂为四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、吡啶、季铵碱中的一种。
11.作为优选，步骤(2)中，所述含有硅氢键的笼形多面低聚倍半硅氧烷的结构式为：其中，r为含有6～12个碳的直链烷基中的一种。
12.对于阳离子交换膜来说，其电导率的提高主要是通过引入具有优异亲水性的磺酸基团从而形成离子簇，并且离子簇需要位于较好的亲水通道中。但是，如果在聚合物主链中引入过多的磺酸基团，又会对主链的刚性造成破坏，引起阳离子交换膜亲水溶胀，因此侧链磺化型聚合物膜相比于主链磺化型具有一定优势，但仍需要对阳离子交换膜侧链中引入的磺酸基团的数量和位置进行限制。poss结构是一种稳固的硅笼构造，其中具有八个角上可以连接不同的官能团。本发明中采用的poss结构中存在硅氢键，其余位置为长链烷基，在后续磺化过程中可以使得磺酸基存在于膜侧面，形成均匀的亲水通道。r基团的烷基如果碳链过短，一方面可能会限制磺酸基团引入的数量，另一方面无法形成稳定的亲水通道，r基团的烷基如果碳链过长，可能会导致其分散力较差，无法在膜表面均匀分布。
13.作为优选，所述磺化液为硫酸、氨基磺酸或氯磺酸溶液中的一种，低聚倍半硅氧烷与二氧化硫的物质的量之比为1:(10～15)。
14.作为优选，步骤(3)中，所述碱液为0.1～0.5mol/l的氢氧化钠、氢氧化钾溶液中的一种，所述酸液为0.5～1mol/l的硫酸、盐酸溶液中的一种。
15.作为优选，所述预处理单元包括依次设置且通过管道相连的砂滤罐和碳滤罐。在砂滤罐中至上而下进行砂滤，可以滤去悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物等，在碳滤罐至上而下进行砂滤，可以滤去氯、溴及部分重金属离子等杂质，有利于后续电渗析过滤。
16.作为优选，所述后端浓缩单元包括蒸发浓缩塔和循环泵。可以对电渗析过程中产生的浓水进一步浓缩后运送至电镀车间重新混合后进行电镀等处理，实现重复利用。
17.因此，本发明具有如下有益效果：(1)在电镀废水处理工艺中使用磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜，在聚偏氟乙烯膜的侧面引入poss结构并接枝磺酸基团，减少对主链刚性的影响，保证膜的机械强度，增强膜的抗污染性能和耐酸性能，延长膜的使用寿命，增强装置稳定性；(2)磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜制备过程中采用后磺化工艺，反应条件控制简单，避免了聚合物合成过程中由于空间位阻问题导致的膜机械性能和电导率不足的问题；(3)将低浓度含金属离子工艺废水进行浓缩，实现纯化水的高效处理，并且处理后纯化水进行回用，将30％左右高浓度的浓液送至车间与电镀原液复配重新利用，最终实现废水减量排放、金属的资源化回用。
附图说明
18.图1是本发明的连接结构示意图。
19.图2是本发明电渗析器的一种结构示意图。
20.图中：1进水箱、2增压泵、3砂滤罐、4、碳滤罐、5电渗析器、51阳极、52阴极、 53阳离子交换膜、54阴离子交换膜、55橡皮板、56夹紧板、6蒸发浓缩塔、7循环泵、8淡水箱。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。应理解，这些实施例适用于说明本发明的基本远离、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中采用的条件。
22.下述实施例中未作特殊说明，所有原料均来自于商购或通过本领域的常规方法制备而得。
23.实施例1如图1所示，一种高稳定性的废水处理系统，包括依次设置且通过管路相连的进水单元、预处理单元、电渗析单元、后端浓缩单元，所述进水单元包括进水箱1和增压泵2，所述预处理单元包括依次设置的砂滤罐3和碳滤罐4，所述电渗析单元为一个电渗析器5，所述后端浓缩单元包括蒸发浓缩塔6和循环泵7。
24.如图2所示，所述电渗析器包括阳极51、阴极52、阳离子交换膜53、阴离子交换膜 54、橡皮板55、夹紧板56，所述阳极和相邻阳离子交换膜形成阳极室，所述阴极和相邻阳离子交换膜形成阴极室，所述阴离子交换膜和相邻的阳离子交换膜分别形成浓水室和淡水室，浓水室与后端浓缩单元管道连接，淡水室还连接有淡水箱8；所述第一阳离子交换膜、第二阳离子交换膜均为磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜。
25.磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜的制备方法包括以下步骤：(1)膜表面改性：将聚偏氟乙烯膜在含有四丁基溴化铵的10mol/l的氢氧化钠溶液中浸泡 4h，取出后用蒸馏水冲洗三次，得到表面改性聚偏氟乙烯膜；(2)笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝：将下面结构式的含有硅氢键的笼形多面低聚倍半硅氧烷、卡斯特催化剂在溶剂中混合，再将表面改性聚偏氟乙烯膜浸泡在溶液中，在50℃下反应4h 后，洗涤干燥后得到笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝聚偏氟乙烯膜；其中，r为正辛基。
26.(3)磺化改性：在70℃下，将笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝聚偏氟乙烯膜浸入质量分数为20％的硫酸中，缓慢通入等物质的量的氯气和二氧化硫，低聚倍半硅氧烷与二氧化
硫的物质的量之比为1:12，在紫外光照下反应4h，结束后取出膜，依次用0.3mol/l的氢氧化钠溶液、去离子水、0.8mol/l的硫酸溶液洗涤后干燥，得到磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜。
27.所述笼形多面低聚倍半硅氧烷的制备方法为：将三氯氢硅和正辛烯、卡斯特催化剂在溶剂中混合，在60℃下回流反应反应8h后，去除溶剂，再将得到的产物溶于丙酮，在室温下滴加丙酮体积1/4的去离子水，滴加完毕后加热回流，反应48h后抽滤得到产物，用去离子水反复清洗至ph为7左右，再真空干燥得到中间产物。将中间产物和三乙胺、四氢呋喃混合均匀，在惰性气体保护下缓慢滴加三甲氧基硅烷的四氢呋喃溶液，三甲氧基硅烷与中间产物的质量比为2:5，滴加完毕后在0℃反应2h，然后升到20℃反应16h，得到含有七个正辛基和一个硅氢键的笼形多面低聚倍半硅氧烷。
28.实施例2本实施例与实施例1的区别仅在于，磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜的制备方法包括以下步骤：(1)膜表面改性：将聚偏氟乙烯膜在含有四丁基溴化铵的12mol/l的氢氧化钾溶液中浸泡 3h，取出后用蒸馏水冲洗三次，得到表面改性聚偏氟乙烯膜；(2)笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝：将下面结构式的含有硅氢键的笼形多面低聚倍半硅氧烷、卡斯特催化剂在溶剂中混合，再将表面改性聚偏氟乙烯膜浸泡在溶液中，在60℃下反应2h 后，洗涤干燥后得到笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝聚偏氟乙烯膜；其中，r为正己基。
29.(3)磺化改性：在80℃下，将笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝聚偏氟乙烯膜浸入质量分数为40％的氨基磺酸中，缓慢通入等物质的量的氯气和二氧化硫，低聚倍半硅氧烷与二氧化硫的物质的量之比为1:15，在紫外光照下反应2h，结束后取出膜，依次用0.5mol/l的氢氧化钠溶液、去离子水、0.5mol/l的硫酸溶液洗涤后干燥，得到磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜。
30.所述笼形多面低聚倍半硅氧烷的制备方法与实施例1的区别仅在于，将正辛烯替换为正己烯。
31.实施例3本实施例与实施例1的区别仅在于，磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜的制备方法包括以下步骤：(1)膜表面改性：将聚偏氟乙烯膜在含有四丁基硫酸氢铵的8mol/l的氢氧化钠溶液中浸泡 6h，取出后用蒸馏水冲洗三次，得到表面改性聚偏氟乙烯膜；(2)笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝：将下面结构式的含有硅氢键的笼形多面低聚
倍半硅氧烷、卡斯特催化剂在溶剂中混合，再将表面改性聚偏氟乙烯膜浸泡在溶液中，在40℃下反应6h 后，洗涤干燥后得到笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝聚偏氟乙烯膜；其中，r为正十二烷基。
32.(3)磺化改性：在60℃下，将笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝聚偏氟乙烯膜浸入质量分数为20％的氯磺酸中，缓慢通入等物质的量的氯气和二氧化硫，低聚倍半硅氧烷与二氧化硫的物质的量之比为1:10，在紫外光照下反应6h，结束后取出膜，依次用0.1mol/l的氢氧化钠溶液、去离子水、1mol/l的硫酸溶液洗涤后干燥，得到磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜。
33.所述笼形多面低聚倍半硅氧烷的制备方法与实施例1的区别仅在于，将正辛烯替换为正十二烯。
34.实施例4本实施例与实施例1的区别仅在于，磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜的制备方法包括以下步骤：(1)膜表面改性：将聚偏氟乙烯膜在含有四丁基硫酸氢铵的10mol/l的氢氧化钠溶液中浸泡 5h，取出后用蒸馏水冲洗三次，得到表面改性聚偏氟乙烯膜；(2)笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝：将下面结构式的含有硅氢键的笼形多面低聚倍半硅氧烷、卡斯特催化剂在溶剂中混合，再将表面改性聚偏氟乙烯膜浸泡在溶液中，在45℃下反应5h 后，洗涤干燥后得到笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝聚偏氟乙烯膜；其中，r为正癸基。
35.(3)磺化改性：在70℃下，将笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝聚偏氟乙烯膜浸入质量分数为20％的硫酸中，缓慢通入等物质的量的氯气和二氧化硫，低聚倍半硅氧烷与二氧化硫的物质的量之比为1:12，在紫外光照下反应5h，结束后取出膜，依次用0.2mol/l的氢氧化钠溶液、去离子水、0.6mol/l的硫酸溶液洗涤后干燥，得到磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜。
36.所述笼形多面低聚倍半硅氧烷的制备方法与实施例1的区别仅在于，将正辛烯替
换为正癸烯。
37.实施例5本实施例与实施例1的区别仅在于，磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜的制备方法包括以下步骤：(1)膜表面改性：将聚偏氟乙烯膜在含有吡啶的12mol/l的氢氧化钾溶液中浸泡3h，取出后用蒸馏水冲洗三次，得到表面改性聚偏氟乙烯膜；(2)笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝：将下面结构式的含有硅氢键的笼形多面低聚倍半硅氧烷、卡斯特催化剂在溶剂中混合，再将表面改性聚偏氟乙烯膜浸泡在溶液中，在50℃下反应3h 后，洗涤干燥后得到笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝聚偏氟乙烯膜；其中，r为正辛基。
38.(3)磺化改性：在65℃下，将笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝聚偏氟乙烯膜浸入质量分数为20％的硫酸中，缓慢通入等物质的量的氯气和二氧化硫，低聚倍半硅氧烷与二氧化硫的物质的量之比为1:15，在紫外光照下反应3h，结束后取出膜，依次用0.4mol/l的氢氧化钠溶液、去离子水、0.5mol/l的硫酸溶液洗涤后干燥，得到磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜。
39.所述笼形多面低聚倍半硅氧烷的制备方法与实施例1相同。
40.对比例1本对比例与实施例1的区别仅在于，采用普通市售阳离子交换膜代替磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜。
41.对比例2本对比例与实施例1的区别仅在于，所述磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜的制备过程中不进行步骤(3)的磺化。
42.对比例3本对比例与实施例1的区别仅在于，所述磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜的制备方法为：(1)膜表面改性：将聚偏氟乙烯膜在含有四丁基溴化铵的10mol/l的氢氧化钠溶液中浸泡 4h，取出后用蒸馏水冲洗三次，得到表面改性聚偏氟乙烯膜；(2)磺化改性：在70℃下，将表面改性聚偏氟乙烯膜浸入浓硫酸中，笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝聚偏氟乙烯膜与浓硫酸的质量比为1:30，在惰性气体保护下反应4h，结束后取出膜，洗涤干燥，得到磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜。
43.对比例4本对比例与实施例1的区别仅在于，所述磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏
氟乙烯膜的制备过程中采用下面结构式的笼形多面低聚倍半硅氧烷：其中，r为甲基。
44.所述笼形多面低聚倍半硅氧烷的制备方法为：将甲基三氯硅烷溶于丙酮，在室温下滴加丙酮体积1/4的去离子水，滴加完毕后加热回流，反应48h后抽滤得到产物，用去离子水反复清洗至ph为7左右，再真空干燥得到中间产物。将中间产物和三乙胺、四氢呋喃混合均匀，在惰性气体保护下缓慢滴加三甲氧基硅烷的四氢呋喃溶液，三甲氧基硅烷与中间产物的质量比为2:5，滴加完毕后在0℃反应2h，然后升到20℃反应16h，得到含有正辛基和氢的笼形多面低聚倍半硅氧烷。
45.对比例5本对比例与实施例1的区别仅在于，所述磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜的制备过程中采用下面结构式的笼形多面低聚倍半硅氧烷：其中，r为正十六烷基。
46.所述笼形多面低聚倍半硅氧烷的制备方法与实施例1的区别仅在于，将正辛烯替换为正十六烯。
47.对比例6本对比例与实施例3的区别仅在于，所述磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜的制备过程中采用下面结构式的笼形多面低聚倍半硅氧烷：
其中，r为环己基。
48.所述笼形多面低聚倍半硅氧烷的制备方法为：将环己基三氯硅烷溶于丙酮，在室温下滴加丙酮体积1/4的去离子水，滴加完毕后加热回流，反应48h后抽滤得到产物，用去离子水反复清洗至ph为7左右，再真空干燥得到中间产物。将中间产物和三乙胺、四氢呋喃混合均匀，在惰性气体保护下缓慢滴加三甲氧基硅烷的四氢呋喃溶液，三甲氧基硅烷与中间产物的质量比为2:5，滴加完毕后在0℃反应2h，然后升到20℃反应16h，得到含有正辛基和氢的笼形多面低聚倍半硅氧烷。
49.对实施例1-5和对比例1-6中得到的阳离子交换膜的抗污染性能和耐酸性能进行测定，结果如表1所示。抗污染测试中使用500ppm腐殖酸水溶液作为污染物，测试条件为1.2mpa， 20
±
1℃，ph＝7
±
0.5，分别记录污染0h，3h，6h后的通量数据；耐酸性能测试中将阳离子交换膜在ph＝1.5的酸液中处理500h，之后将阳离子交换膜在去离子水中浸泡24h，再测定其水通量和通量损失率。
50.表1阳离子交换膜的抗污染性能和耐酸性能对比例1采用了市售的阳离子交换膜，对比例2在制备过程中未引入poss结构，因此对比例1和对比例2中的阳离子交换膜的抗污染性能和耐酸性能明显较差。
51.采用实施例1-5和对比例1-6中得到的废水处理系统对电镀废水进行纯化处理，处理前电镀废水的电导率约为9000us/cm，其中mn含量为2200ppm、ni含量为650ppm、cr含量为10ppm。处理后淡水和浓水的水质情况如下表2所示。
52.表2电镀废水处理结果
组别浓水电导率(us/cm)淡水电导率(us/cm)淡水回用率(％)实施例135000≤60≥82实施例234000≤80≥78实施例336000≤60≥85实施例434500≤110≥81实施例535000≤90≥84对比例13050020072对比例22100065066对比例32900030072对比例43000024073对比例53150027070对比例63100025069对于电镀废水的处理，实施例1～5在电渗析器中使用了磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜，通过聚偏氟乙烯膜的侧面的poss结构接枝磺酸基团实现侧链磺化，减少对主链刚性的影响，保证膜的机械强度，增强膜的耐酸性能，同时其具有的吸附性能也可以对主要的大分子污染物，如蛋白质或重金属离子等起到吸附作用，减少对膜主体的污染，增强膜的抗污染性能。通过对阳离子交换膜的改进延长膜的使用寿命，增强装置稳定性，因此实施例1-5中的电镀废水处理效果良好，得到的浓水电导率在35000us/cm左右，淡水电导率明显降低，淡水回用率可以达到80％以上，在电镀废水处理方面表现出较好的稳定性。
53.对比例1采用市售阳离子交换膜，其耐酸性能及抗污染性能较差，因此在处理电镀废水时阳离子交换膜的工作效率下降明显，最终淡水回用率仅在70％，得到的淡水电导率也较高，说明其中仍然存在较多的金属离子。对比例2在制备过程中不进行磺化，亲水的磺酸基对于阳离子交换膜的性能具有很大影响，因此对比例2中的装置对电镀废水的处理效果不佳，淡水电导率明显高于实施例1～5。对比例3在侧链接枝磺酸基的过程中没有引入poss结构，一方面poss中的硅氧键相比于碳碳键具有更高的稳定性，另一方面poss结构可以对磺酸基的数量和位置进行控制，如果没有poss结构，可能会造成膜表面磺酸基位置的不均匀，同时磺酸基离主链位置过近也会对主链的刚性造成影响，因此对比例3得到的废水处理系统处理得到的淡水电导率也较高。对比例4使用的poss结构中侧链为甲基，在磺化过程中能够引入的磺酸基数量较少，造成形成的亲水通道数量较少，因此对比例4中装置的水处理效果也不如实施例1～5。对比例6使用环己基，同样可能由于空间位阻问题无法引入足够数量的磺酸基，影响膜表面离子通道的形成。对比例5使用了更长分子链的烷烃，导致其分散能力下降，造成膜表面的亲水基团分布不均匀。对比例3～6得到的废水处理装置的稳定性低于实施例1～5。