CN109336209A - 利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法 - Google Patents

利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用聚电解质‑表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法，包括以下步骤：将聚乙烯亚胺、十二烷基硫酸钠、含苯酚和Zn2+的复合废水混合，搅拌，静置，超滤，完成对废水中苯酚和Zn2+的去除。本发明利用聚电解质‑表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法，具有去除率高、能耗低、无相变、无二次污染、易实现污染物回收和自动化操作等优点，同时具有工艺简单、操作方便、成本低廉等优点，能够有效去除废水中的苯酚和锌离子，有着很好的应用价值和应用前景。

Description

利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的 方法
技术领域
本发明属于含酚废水的处理领域，涉及一种利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法。
背景技术
酚类化合物是一类重要的基本有机合成材料，已被大量应用于工业制造中，主要用于制造酚醛树脂、高分子材料、离子交换树脂、合成纤维、燃料、药物、炸药等。随之而来的就是大量含酚废水的产生，主要来自于煤气、焦化、石油、化工、制剂制药、油漆等行业。以石油化工废水为例，同时含有大量酚类污染物和重金属离子。
目前，对水环境中的酚类污染物常用的处理方法包括：萃取法、高级氧化法、微生物降解法、吸附分离法和膜分离技术。萃取法的优点是设备投资少、操作方便、能耗低，同时能有效回收废水中的酚类物质，适用于高浓度含酚废水；缺点是萃取过程中“返混”严重，易造成溶剂损失和二次污染。高级氧化法是一种有效地分解有机污染物的方法，但存在中间产物难以控制、容易造成二次污染、成本较高等缺点。微生物对有机物的种类具有一定的选择性，并且降解不够彻底，微生物受到环境的影响较大，难以实现大规模的工业化生产。吸附法处理含酚废水效果好，污染物易于回收，但是吸附剂容易饱和，再生过程工艺复杂成本高。普通的膜分离法处理含酚废水的方式主要包括反渗透法、纳滤法，具有污染物去除率高、能回收污染物、工艺简单等优点，但是由于反渗透膜、纳滤膜本身的成本较高，所需操作压力较大，造成膜法处理含酚废水的投资、运行成本偏高，影响了其在大规模工业废水处理中的应用。另外，现有的重金属废水的治理方法主要有化学沉淀法、离子交换法、生物法、膜分离法等。化学沉淀法工艺简单、操作方便、经济实用，在废水处理中应用广泛，但无法实现重金属的回收利用，沉渣的堆放也可能造成二次污染。离子交换法处理重金属废水的净化程度高，可以回收，无二次污染，但实际处理成本很高。生物法因为工艺中有许多问题有待解决，其应用并不广泛，耐负荷冲击性能不高。膜分离法处理重金属废水的方式主要有电渗析法、反渗透法、纳滤法等，具有污染物去除率高，能回收废水中的重金属盐，工艺简单的突出优点，但是由于电渗析膜、反渗透膜、纳滤膜本身的成本较高，所需操作压力较大，造成膜法处理重金属废水的投资、运行成本偏高，影响了其在大规模工业废水处理中的应用。
现有的工业废水中同时含苯酚和Zn2+的复合废水主要是石油化工类废水，由于重金属离子和有机物性质和结构上的差异，很难找到一种能够同时将这两种物质同时有效去除的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种去除率高、能耗低、无相变、无二次污染、易实现污染物回收和自动化操作的利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法，包括以下步骤：将聚乙烯亚胺、十二烷基硫酸钠、含苯酚和Zn2+的复合废水混合，搅拌，静置，超滤，完成对废水中苯酚和Zn2+的去除。
上述的方法，进一步改进的，所述聚乙烯亚胺的添加量为每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加聚乙烯亚胺0.01g～0.03g。
上述的方法，进一步改进的，所述十二烷基硫酸钠的添加量为每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加十二烷基硫酸钠1.0×10-3mol～6.4×10-3mol。
上述的方法，进一步改进的，所述含苯酚和Zn2+的复合废水中苯酚的浓度为10mg/L～80mg/L，Zn2+的浓度为10mg/L～40mg/L。
上述的方法，进一步改进的，所述搅拌的转速为100r/min～250r/min；所述搅拌的时间为1min～10min。
上述的方法，进一步改进的，所述静置的时间≥20min。
上述的方法，进一步改进的，所述静置的时间为20min～120min。
上述的方法，进一步改进的，所述超滤为将静置后得到的废水送至超滤膜组件中进行超滤处理；所述超滤膜组件中，超滤膜的截留分子量为10000Dalton～15000Dalton，超滤膜的操作压力为0.03MPa～0.05MPa。
上述的方法，进一步改进的，所述超滤膜组件为中空纤维超滤膜组件；所述超滤膜组件中超滤膜为聚砜膜。
上述的方法，进一步改进的，所述超滤处理的运行方式为连续式；所述超滤处理后得到的截留液与原废水混合后继续进行处理。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法，通过将聚乙烯亚胺、十二烷基硫酸钠、含苯酚和Zn2+的复合废水混合，搅拌，静置，超滤，实现对废水中苯酚和Zn2+的有效去除。本发明中，以十二烷基硫酸钠(SDS)为阴离子表面活性剂，具有良好的乳化性、起泡性、水溶性以及在较宽的pH值的水溶液中的稳定性和易于合成、价格低廉、低毒等特点；以聚乙烯亚胺(PEI)为阳离子聚电解质，具有水溶性好，易合成、来源广泛、成本低等优点；通过将聚乙烯亚胺、十二烷基硫酸钠加入到含苯酚和Zn2+的复合废水中，聚乙烯亚胺(聚电解质)与十二烷基硫酸钠(表面活性剂)可以反应形成体积“庞大”的串珠形带电荷的聚集体，该聚集体对废水中的苯酚有很好的吸附增溶效果，且对锌离子有很好的吸附作用，因而通过增溶作用能够将苯酚小分子包裹在聚集体内部，形成包裹有苯酚的聚集体，通过吸附作用能够将锌离子吸附在聚集体表面，最终体积“庞大”的聚集体很难透过超滤膜孔，保证了苯酚较高的去除率，因此通过超滤即可将包裹有苯酚的聚集体与水分离，实现对苯酚和锌离子的有效去除，其中对苯酚和Zn2+的去除率均可达到85％以上。与传统的胶团强化超滤(MEUF)和聚合有机物协同强化超滤(PEUF)技术相比，本发明方法能够节省表面活性剂和聚电解质的用量，通过减少了表面活性剂和聚电解质的用量，能够简化处理过程、降低处理成本、减少表面活性剂造成二次污染的可能性，在保证能够同时有效去除苯酚和锌离子的前提下，达到省时省力省钱的目的。另外，本发明方法中，聚集体增溶苯酚和吸附锌离子至超滤分离的过程中，各主要物质均未发生相变，能耗低。本发明利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法具有去除率高、能耗低、无相变、无二次污染、易实现污染物回收和自动化操作等优点，同时具有工艺简单、操作方便、成本低廉等优点，能够有效去除废水中的苯酚和锌离子，有着很好的应用价值和应用前景。
(2)本发明方法中，优化了聚电解质和表面活性剂的添加量，其中聚乙烯亚胺的添加量为每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加聚乙烯亚胺0.01g～0.03g，十二烷基硫酸钠的添加量为每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加十二烷基硫酸钠1.0×10-3mol～6.4×10- 3mol，在该范围内，当表面活性剂浓度较低时，表面活性剂单体以非协同形式连结到聚电解质分子链上；随着表面活性剂浓度增加至临界缔合浓度(CAC)，表面活性剂类胶束开始在聚电解质分子链上缔合形成混合胶束，整体结构与“珍珠项链”类似。对于离子型表面活性剂-聚电解质体系，形成性质相近的囊泡，体系中表面活性剂的聚集浓度低于甚至远低于表面活性剂临界胶束浓度，表面活性剂的增溶能力得以提高，这意味着与胶团强化超滤(MEUF)相比，可以使用更少的表面活性剂得到更高的苯酚的截留率。
(3)本发明方法中，超滤膜组件优选为中空纤维超滤膜组件，其中中空纤维超滤膜组件具有单位容器内充填密度高、占地面积小、性能稳定、耐强酸强碱、耐细菌腐蚀、耐温性能好、价格低廉等优点，应用广泛；且超滤膜组件中超滤膜为聚砜膜，具有分离性能好、机械性能和电学性能优良等优点；同时超滤膜组件中超滤膜的截留分子量优选为10000Dalton～15000Dalton，有利于提升苯酚的去除效果，这是因为如果选用截留分子量过大的聚砜膜，则直径较小的聚集体容易透过超滤膜，从而难以有效去除水体中的苯酚污染物，影响去除效果；如果选用截留分子量过小的聚砜膜，则膜孔孔径较小，从而降低渗透通量，降低处理效率，且容易造成膜孔堵塞。与此同时，超滤膜组件中超滤膜的操作压力为0.03MPa～0.06MPa，同样有利于提升苯酚的去除效果。
(4)本发明方法中，超滤处理的运行方式为连续式，超滤处理后的截留液回流至进料液罐与原废水混合，由于本发明超滤处理后的截留液中苯酚和Zn2+的浓度较高，且截留液体积小，易于对苯酚和Zn2+进行回收或循环处理，因此作为本发明的进一步改进，采用连续式的超滤处理可以达到进一步回收污染物苯酚的目的。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。若无特别说明，以下所得数据均是三次以上试验的平均值。
实施例1：
一种利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法，包括以下步骤：
按照每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加聚甲基丙烯酸钠(PEI)0.03g和十二烷基硫酸钠(SDS)6.4×10-3mol，将聚甲基丙烯酸钠(PEI)和十二烷基硫酸钠(SDS)同时添加到含苯酚和Zn2+的复合废水(该复合废水中苯酚的浓度80mg/L，Zn2+的浓度40mg/L)中，在转速为250r/min下搅拌1min，静置反应120min，静置过程中SDS单体分子与PEI自组装生成吸附增溶苯酚和Zn2+的聚集体，静置反应完成后，利用泵将反应完成后的废水送至超滤膜组件进行超滤处理，其中超滤膜组件为中空纤维超滤膜组件，超滤膜材质为聚砜，膜截留分子量为15000Dalton，膜操作压力为0.05Mpa，超滤处理的运行方式为连续式。超滤处理后得到的截留液回流至含苯酚和Zn2+的复合废水的进水池，超滤膜截留挟带了苯酚和Zn2+的表面活性剂-聚电解质聚集体，从而同时将废水中的表面活性剂、聚电解质、苯酚和Zn2+去除。采用液相色谱法测定超滤处理后得到的渗透液中苯酚的浓度。采用紫外分光光度法测定超滤处理后得到的渗透液中SDS的浓度。采用原子吸收法测定超滤处理后得到渗透液中Zn2+的浓度。测定结果见表1。
表1：实施例1中废水处理效果的参数对照表
实施例2：
一种利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法，包括以下步骤：
按照每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加聚甲基丙烯酸钠(PEI)0.02g和十二烷基硫酸钠(SDS)5.0×10-3mol，将聚甲基丙烯酸钠(PEI)和十二烷基硫酸钠(SDS)同时添加到含苯酚和Zn2+的复合废水(该复合废水中苯酚的浓度80mg/L，Zn2+的浓度30mg/L)中，在转速为200r/min下搅拌2min，静置反应60min，静置过程中SDS单体分子与PEI自组装生成吸附增溶苯酚和Zn2+的聚集体，静置反应完成后，利用泵将反应完成后的废水送至超滤膜组件进行超滤处理，其中超滤膜组件为中空纤维超滤膜组件，超滤膜材质为聚砜，膜截留分子量为15000Dalton，膜操作压力为0.04Mpa，超滤处理的运行方式为连续式。超滤处理后得到的截留液回流至含苯酚和Zn2+的复合废水的进水池，超滤膜截留挟带了苯酚和Zn2+的表面活性剂-聚电解质聚集体，从而同时将废水中的表面活性剂、聚电解质、苯酚和Zn2+去除。采用液相色谱法测定超滤处理后得到的渗透液中苯酚的浓度。采用紫外分光光度法测定超滤处理后得到的渗透液中SDS的浓度。采用原子吸收法测定超滤处理后得到渗透液中Zn2+的浓度。测定结果见表2。
表2：实施例2中废水处理效果的参数对照表
实施例3：
一种利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法，包括以下步骤：
按照每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加聚甲基丙烯酸钠(PEI)0.02g和十二烷基硫酸钠(SDS)5.0×10-3mol，将聚甲基丙烯酸钠(PEI)和十二烷基硫酸钠(SDS)同时添加到含苯酚和Zn2+的复合废水(该复合废水中苯酚的浓度60mg/L，Zn2+的浓度30mg/L)中，在转速为200r/min下搅拌5min，静置反应30min，静置过程中SDS单体分子与PEI自组装生成吸附增溶苯酚和Zn2+的聚集体，静置反应完成后，利用泵将反应完成后的废水送至超滤膜组件进行超滤处理，其中超滤膜组件为中空纤维超滤膜组件，超滤膜材质为聚砜，膜截留分子量为15000Dalton，膜操作压力为0.04Mpa，超滤处理的运行方式为连续式。超滤处理后得到的截留液回流至含苯酚和Zn2+的复合废水的进水池，超滤膜截留挟带了苯酚和Zn2+的表面活性剂-聚电解质聚集体，从而同时将废水中的表面活性剂、聚电解质、苯酚和Zn2+去除。采用液相色谱法测定超滤处理后得到的渗透液中苯酚的浓度。采用紫外分光光度法测定超滤处理后得到的渗透液中SDS的浓度。采用原子吸收法测定超滤处理后得到渗透液中Zn2+的浓度。测定结果见表3。
表3：实施例3中废水处理效果的参数对照表
原废水中苯酚浓度 60mg/L
原废水中Zn<sup>2+</sup>浓度 30mg/L
原废水中SDS浓度 5.0×10<sup>-3</sup>mol/L
渗透液中苯酚浓度 6.3mg/L
渗透液中Zn<sup>2+</sup>浓度 2.50mg/L
渗透液中SDS浓度 0.55×10<sup>-3</sup>mol/L
苯酚的去除率 89.5％
Zn<sup>2+</sup>的去除率 91.7％
SDS的去除率 89.0％
实施例4：
一种利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法，包括以下步骤：
按照每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加聚甲基丙烯酸钠(PEI)0.02g和十二烷基硫酸钠(SDS)4.0×10-3mol，将聚甲基丙烯酸钠(PEI)和十二烷基硫酸钠(SDS)同时添加到含苯酚和Zn2+的复合废水(该复合废水中苯酚的浓度40mg/L，Zn2+的浓度20mg/L)中，在转速为150r/min下搅拌5min，静置反应30min，静置过程中SDS单体分子与PEI自组装生成吸附增溶苯酚和Zn2+的聚集体，静置反应完成后，利用泵将反应完成后的废水送至超滤膜组件进行超滤处理，其中超滤膜组件为中空纤维超滤膜组件，超滤膜材质为聚砜，膜截留分子量为15000Dalton，膜操作压力为0.03Mpa，超滤处理的运行方式为连续式。超滤处理后得到的截留液回流至含苯酚和Zn2+的复合废水的进水池，超滤膜截留挟带了苯酚和Zn2+的表面活性剂-聚电解质聚集体，从而同时将废水中的表面活性剂、聚电解质、苯酚和Zn2+去除。采用液相色谱法测定超滤处理后得到的渗透液中苯酚的浓度。采用紫外分光光度法测定超滤处理后得到的渗透液中SDS的浓度。采用原子吸收法测定超滤处理后得到渗透液中Zn2+的浓度。测定结果见表4。
表4：实施例4中废水处理效果的参数对照表
原废水中苯酚浓度 40mg/L
原废水中Zn<sup>2+</sup>浓度 20mg/L
原废水中SDS浓度 4.0×10<sup>-3</sup>mol/L
渗透液中苯酚浓度 3.0mg/L
渗透液中Zn<sup>2+</sup>浓度 1.30mg/L
渗透液中SDS浓度 0.28×10<sup>-3</sup>mol/L
苯酚的去除率 92.5％
Zn<sup>2+</sup>的去除率 93.5％
SDS的去除率 93.0％
实施例5：
一种利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法，包括以下步骤：
按照每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加聚甲基丙烯酸钠(PEI)0.015g和十二烷基硫酸钠(SDS)3.0×10-3mol，将聚甲基丙烯酸钠(PEI)和十二烷基硫酸钠(SDS)同时添加到含苯酚和Zn2+的复合废水(该复合废水中苯酚的浓度30mg/L，Zn2+的浓度15mg/L)中，在转速为150r/min下搅拌5min，静置反应30min，静置过程中SDS单体分子与PEI自组装生成吸附增溶苯酚和Zn2+的聚集体，静置反应完成后，利用泵将反应完成后的废水送至超滤膜组件进行超滤处理，其中超滤膜组件为中空纤维超滤膜组件，超滤膜材质为聚砜，膜截留分子量为10000Dalton，膜操作压力为0.03Mpa，超滤处理的运行方式为连续式。超滤处理后得到的截留液回流至含苯酚和Zn2+的复合废水的进水池，超滤膜截留挟带了苯酚和Zn2+的表面活性剂-聚电解质聚集体，从而同时将废水中的表面活性剂、聚电解质、苯酚和Zn2+去除。采用液相色谱法测定超滤处理后得到的渗透液中苯酚的浓度。采用紫外分光光度法测定超滤处理后得到的渗透液中SDS的浓度。采用原子吸收法测定超滤处理后得到渗透液中Zn2+的浓度。测定结果见表5。
表5：实施例5中废水处理效果的参数对照表
原废水中苯酚浓度 30mg/L
原废水中Zn<sup>2+</sup>浓度 15mg/L
原废水中SDS浓度 3.0×10<sup>-3</sup>mol/L
渗透液中苯酚浓度 1.6mg/L
渗透液中Zn<sup>2+</sup>浓度 0.71mg/L
渗透液中SDS浓度 0.15×10<sup>-3</sup>mol/L
苯酚的去除率 94.7％
Zn<sup>2+</sup>的去除率 95.3％
SDS的去除率 95.0％
实施例6：
一种利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法，包括以下步骤：
按照每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加聚甲基丙烯酸钠(PEI)0.015g和十二烷基硫酸钠(SDS)2.0×10-3mol，将聚甲基丙烯酸钠(PEI)和十二烷基硫酸钠(SDS)同时添加到含苯酚和Zn2+的复合废水(该复合废水中苯酚的浓度20mg/L，Zn2+的浓度15mg/L)中，在转速为100r/min下搅拌10min，静置反应30min，静置过程中SDS单体分子与PEI自组装生成吸附增溶苯酚和Zn2+的聚集体，静置反应完成后，利用泵将反应完成后的废水送至超滤膜组件进行超滤处理，其中超滤膜组件为中空纤维超滤膜组件，超滤膜材质为聚砜，膜截留分子量为10000Dalton，膜操作压力为0.03Mpa，超滤处理的运行方式为连续式。超滤处理后得到的截留液回流至含苯酚和Zn2+的复合废水的进水池，超滤膜截留挟带了苯酚和Zn2+的表面活性剂-聚电解质聚集体，从而同时将废水中的表面活性剂、聚电解质、苯酚和Zn2+去除。采用液相色谱法测定超滤处理后得到的渗透液中苯酚的浓度。采用紫外分光光度法测定超滤处理后得到的渗透液中SDS的浓度。采用原子吸收法测定超滤处理后得到渗透液中Zn2+的浓度。测定结果见表6。
表6：实施例6中废水处理效果的参数对照表
原废水中苯酚浓度 20mg/L
原废水中Zn<sup>2+</sup>浓度 15mg/L
原废水中SDS浓度 2.0×10<sup>-3</sup>mol/L
渗透液中苯酚浓度 0.9mg/L
渗透液中Zn<sup>2+</sup>浓度 0.40mg/L
渗透液中SDS浓度 0.08×10<sup>-3</sup>mol/L
苯酚的去除率 95.5％
Zn<sup>2+</sup>的去除率 97.3％
SDS的去除率 96.0％
实施例7：
一种利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法，包括以下步骤：
按照每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加聚甲基丙烯酸钠(PEI)0.01g和十二烷基硫酸钠(SDS)2.0×10-3mol，将聚甲基丙烯酸钠(PEI)和十二烷基硫酸钠(SDS)同时添加到含苯酚和Zn2+的复合废水(该复合废水中苯酚的浓度20mg/L，Zn2+的浓度10mg/L)中，在转速为100r/min下搅拌10min，静置反应20min，静置过程中SDS单体分子与PEI自组装生成吸附增溶苯酚和Zn2+的聚集体，静置反应完成后，利用泵将反应完成后的废水送至超滤膜组件进行超滤处理，其中超滤膜组件为中空纤维超滤膜组件，超滤膜材质为聚砜，膜截留分子量为10000Dalton，膜操作压力为0.03Mpa，超滤处理的运行方式为连续式。超滤处理后得到的截留液回流至含苯酚和Zn2+的复合废水的进水池，超滤膜截留挟带了苯酚和Zn2+的表面活性剂-聚电解质聚集体，从而同时将废水中的表面活性剂、聚电解质、苯酚和Zn2+去除。采用液相色谱法测定超滤处理后得到的渗透液中苯酚的浓度。采用紫外分光光度法测定超滤处理后得到的渗透液中SDS的浓度。采用原子吸收法测定超滤处理后得到渗透液中Zn2+的浓度。测定结果见表7。
表7：实施例7中废水处理效果的参数对照表
原废水中苯酚浓度 20mg/L
原废水中Zn<sup>2+</sup>浓度 10mg/L
原废水中SDS浓度 2.0×10<sup>-3</sup>mol/L
渗透液中苯酚浓度 1.1mg/L
渗透液中Zn<sup>2+</sup>浓度 0.34mg/L
渗透液中SDS浓度 0.11×10<sup>-3</sup>mol/L
苯酚的去除率 94.5％
Zn<sup>2+</sup>的去除率 96.6％
SDS的去除率 94.5％
实施例8：
一种利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法，包括以下步骤：
按照每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加聚甲基丙烯酸钠(PEI)0.01g和十二烷基硫酸钠(SDS)1.0×10-3mol，将聚甲基丙烯酸钠(PEI)和十二烷基硫酸钠(SDS)同时添加到含苯酚和Zn2+的复合废水(该复合废水中苯酚的浓度10mg/L，Zn2+的浓度10mg/L)中，在转速为100r/min下搅拌10min，静置反应20min，静置过程中SDS单体分子与PEI自组装生成吸附增溶苯酚和Zn2+的聚集体，静置反应完成后，利用泵将反应完成后的废水送至超滤膜组件进行超滤处理，其中超滤膜组件为中空纤维超滤膜组件，超滤膜材质为聚砜，膜截留分子量为10000Dalton，膜操作压力为0.03Mpa，超滤处理的运行方式为连续式。超滤处理后得到的截留液回流至含苯酚和Zn2+的复合废水的进水池，超滤膜截留挟带了苯酚和Zn2+的表面活性剂-聚电解质聚集体，从而同时将废水中的表面活性剂、聚电解质、苯酚和Zn2+去除。采用液相色谱法测定超滤处理后得到的渗透液中苯酚的浓度。采用紫外分光光度法测定超滤处理后得到的渗透液中SDS的浓度。采用原子吸收法测定超滤处理后得到渗透液中Zn2+的浓度。测定结果见表8。
表8：实施例8中废水处理效果的参数对照表
从实施例1-8中可知，通过将阴离子表面活性剂SDS和阳离子聚电解质PEI投加到待处理复合废水中，使废水中SDS的浓度远低于其CMC值(8.0×10-3mol/L)情况下，已经形成粒径为0.1μm～0.2μm的“巨形”囊泡，表面带负电荷，能将水中的苯酚分子很好的包裹增溶在其中，Zn2+吸附在其表面；再选用截留分子量为10000～15000Dalton的超滤膜进行超滤处理，使得挟带了水中苯酚和Zn2+的聚集体被膜截留，水、少量的游离的表面活性剂、聚电解质单体以及自由的苯酚分子和Zn2+透过膜，从而达到去除废水中绝大部分苯酚和Zn2+的效果。因此，本发明利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法具有去除率高、能耗低、无相变、无二次污染、易实现污染物回收和自动化操作等优点，同时具有工艺简单、操作方便、成本低廉等优点，能够有效去除废水中的苯酚和锌离子，有着很好的应用价值和应用前景。
对比例1：
按照每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加聚甲基丙烯酸钠(PEI)0.03g，将聚甲基丙烯酸钠(PEI)添加到含苯酚和Zn2+的复合废水(该复合废水中苯酚的浓度80mg/L，Zn2+的浓度40mg/L)中，在转速为250r/min下搅拌1min，静置反应120min，静置反应完成后，利用泵将反应完成后的废水送至超滤膜组件进行超滤处理，其中超滤膜组件为中空纤维超滤膜组件，超滤膜材质为聚砜，膜截留分子量为15000Dalton，膜操作压力为0.05Mpa，超滤处理的运行方式为连续式。超滤处理后得到的截留液回流至含苯酚和Zn2+的复合废水的进水池。采用液相色谱法测定超滤处理后得到的渗透液中苯酚的浓度。采用原子吸收法测定超滤处理后得到渗透液中Zn2+的浓度。测定结果见表9。
表9：对比例1中废水处理效果的参数对照表
对比例2：
按照每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加十二烷基硫酸钠(SDS)6.4×10-3mol，将十二烷基硫酸钠(SDS)添加到含苯酚和Zn2+的复合废水(该复合废水中苯酚的浓度80mg/L，Zn2+的浓度40mg/L)中，在转速为250r/min下搅拌1min，静置反应120min，静置反应完成后，利用泵将反应完成后的废水送至超滤膜组件进行超滤处理，其中超滤膜组件为中空纤维超滤膜组件，超滤膜材质为聚砜，膜截留分子量为15000Dalton，膜操作压力为0.05Mpa，超滤处理的运行方式为连续式。超滤处理后得到的截留液回流至含苯酚和Zn2+的复合废水的进水池。采用液相色谱法测定超滤处理后得到的渗透液中苯酚的浓度。采用紫外分光光度法测定超滤处理后得到的渗透液中SDS的浓度。采用原子吸收法测定超滤处理后得到渗透液中Zn2+的浓度。测定结果见表10。
表10：对比例2中废水处理效果的参数对照表
原废水中苯酚浓度 80mg/L
原废水中Zn<sup>2+</sup>浓度 40mg/L
原废水中SDS浓度 6.4×10<sup>-3</sup>mol/L
渗透液中苯酚浓度 46.2mg/L
渗透液中Zn<sup>2+</sup>浓度 8.80mg/L
渗透液中SDS浓度 1.98×10<sup>-3</sup>mol/L
苯酚的去除率 42.3％
Zn<sup>2+</sup>的去除率 78.0％
SDS的去除率 69.1％
对比例3：
按照每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加阳离子聚丙烯酰胺(PAM)0.03g和十二烷基苯磺酸(SDBS)6.4×10-3mol，将聚丙烯酰胺(PAM)和十二烷基苯磺酸(SDBS)同时添加到含苯酚和Zn2+的复合废水(该复合废水中苯酚的浓度80mg/L，Zn2+的浓度40mg/L)中，在转速为250r/min下搅拌1min，静置反应120min，静置反应完成后，利用泵将反应完成后的废水送至超滤膜组件进行超滤处理，其中超滤膜组件为中空纤维超滤膜组件，超滤膜材质为聚砜，膜截留分子量为15000Dalton，膜操作压力为0.05Mpa，超滤处理的运行方式为连续式。超滤处理后得到的截留液回流至含苯酚和Zn2+的复合废水的进水池。采用液相色谱法测定超滤处理后得到的渗透液中苯酚的浓度。采用紫外分光光度法测定超滤处理后得到的渗透液中SDBS的浓度。采用原子吸收法测定超滤处理后得到渗透液中Zn2+的浓度。测定结果见表11。
表11：对比例3中废水处理效果的参数对照表
原废水中苯酚浓度 80mg/L
原废水中Zn<sup>2+</sup>浓度 40mg/L
原废水中SDBS浓度 6.4×10<sup>-3</sup>mol/L
渗透液中苯酚浓度 26.1.mg/L
渗透液中Zn<sup>2+</sup>浓度 8.70mg/L
渗透液中SDBS浓度 0.82×10<sup>-3</sup>mol/L
苯酚的去除率 67.4％
Zn<sup>2+</sup>的去除率 78.3％
SDBS的去除率 87.2％
由实施例1及对比例1-3中的结果可知，相比对比例1-3中的处理方法，本发明方法以聚乙烯亚胺(PEI)为阳离子聚电解质，十二烷基硫酸钠(SDS)为阴离子表面活性剂同时对含苯酚和Zn2+的复合废水进行处理，能够同时去除废水中的苯酚和锌离子，去除率分别高达87.6％和90.3％，能够实现对苯酚和锌离子的有效去除，且所采用的十二烷基硫酸钠(SDS)的去除率也高达95.2％，也明显高于对比例3，这说明经本发明方法处理后得到的清水中表面活性剂的含量非常低，无二次污染，符合环境保护要求。由此可见，本发明采用的阴离子表面活性剂SDS和阳离子聚电解质PEI这两种药品具有显著优势。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用聚电解质-表面活性剂同时去除水体中苯酚和锌离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚乙烯亚胺、十二烷基硫酸钠、含苯酚和Zn2+的复合废水混合，搅拌，静置，超滤，完成对废水中苯酚和Zn2+的去除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚乙烯亚胺的添加量为每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加聚乙烯亚胺0.01g～0.03g。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述十二烷基硫酸钠的添加量为每升含苯酚和Zn2+的复合废水中添加十二烷基硫酸钠1.0×10-3mol～6.4×10-3mol。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述含苯酚和Zn2+的复合废水中苯酚的浓度为10mg/L～80mg/L，Zn2+的浓度为10mg/L～40mg/L。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述搅拌的转速为100r/min～250r/min；所述搅拌的时间为1min～10min。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述静置的时间≥20min。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述静置的时间为20min～120min。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述超滤为将静置后得到的废水送至超滤膜组件中进行超滤处理；所述超滤膜组件中，超滤膜的截留分子量为10000Dalton～15000Dalton，超滤膜的操作压力为0.03MPa～0.05MPa。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述超滤膜组件为中空纤维超滤膜组件；所述超滤膜组件中超滤膜为聚砜膜。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述超滤处理的运行方式为连续式；所述超滤处理后得到的截留液与原废水混合后继续进行处理。
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