一、引言

　　近年来，我国电子、机械、汽车等行业开展疾速，对镀件的大量需求带动了电镀产业的迅猛开展。国内大约有2万多家从事电镀生产的企业，它们每年排放大量的污染物，其中包括约4亿t含重金属的废水、5万t固体废物、3000亿m3酸性废气。电镀废水的危害宏大，特别是对水体和环境会形成严重毁坏。随着放置时间的延长，电镀废水毒性也会加强，进一步对生态环境带来更大的毁坏。与其他污染相比，电镀废水的危害水平远远超出其他污染。因而，采取科学合理的处置办法处置电镀废水是十分重要的。

　　目前，对电镀工业废水处理办法多种多样：陈俊峰等运用化学法处置含铬、镍、氰的电镀废水，即氧化复原、酸碱中和、化学沉淀、固液别离办法，这种办法最传统，也最简单牢靠，目前全球80%的电镀废水处置技术用的都是化学法。但用这种办法产生的污泥量大，处置水的质量也不够高，生物处置技术常用于去除有机物、氮磷、悬浮物等污染物质。由于电镀废水中重金属离子和某些有机化合物会抑止或扼杀微生物，目前尚无稳定有效的微生物菌种能够直接处置电镀废水，通常需经过物理、化学法等预处置后再进入生物处置系统，高丽娟等运用离子交流法处置电镀废水，这种办法运用的离子交流树脂易被废水中有机物污染，使得树脂反复运用率不高。因而，开发运用一种高效、节能的处置办法火烧眉毛。正浸透(FO)是一种无需外界驱动力的新型膜处置工艺，相比纳滤和反浸透技术，其截留效果显著、能耗较低，因而遭到普遍关注，并且被用于海水淡化、废水处置等范畴。本研讨采用聚酰胺正浸透膜(TFC膜)和筛网内嵌式三醋酸纤维素正浸透膜(CTA膜)浓缩电镀废水，实时监测水通质变化，经过SEM、EDS、AFM、XRD、XPS等表征手腕，剖析两种膜外表污染产生的详细缘由，为今后运用正浸透技术处置电镀废水提供参考。

　　二、实验局部

　　2.1.实验资料与仪器

　　在该研讨中，运用聚酰胺正浸透膜(TFC膜)和筛网内嵌式三醋酸纤维素正浸透膜(CTA膜)。CTA膜由三乙酸纤维素层和嵌入的编织支撑网组成。TFC膜由多孔聚砜支撑层顶部的薄选择性聚酰胺活性层制成。氯化钾(KCl)购于国药集团，电镀废水取至无锡某汽车零部件有限公司，此废水经过初步物化处置，废水根本信息见表1。

　　2.2.FO设备的运转

　　将FO设备放于温度恒定(25℃±1℃)的室内环境。膜反响元件由两块亚克力板组成，膜资料被夹在亚克力板之间。膜两侧放置支撑网格以缓解水流的冲击作用，原料液和吸取液经过可变速齿轮泵(WT3000，兰格恒流泵有限公司)导入管内，两侧液体顺着管道以错流方式进入膜元件。水流通道长8cm，宽3cm，深0.2cm，有效膜面积24cm。齿轮泵转速设置为300mL/min，对应8.5cm/s的横流速度。吸取液和原料液均经过恒温水浴锅(HWS-24，上海一恒科学仪器有限公司)以热传导的方式坚持在25℃±1℃恒温运转。吸取液置于磁力搅拌器(Colorsquid，德国IKA磁力搅拌器有限公司)上坚持平均状态。电子天平(JA31002，上海菁海天平有限公司)置于原料液下方，并将其衔接电脑记载数据，用于计算水通量。设备表示图如图1所示。

　　2.3.浓缩废水实验过程

　　经过监测原料液体积的变化测定FO水通量。原料液放置电镀废水，吸取液采用1mol/L的KCl溶液。每次实验所用的原料液和吸取液均为1L。浓缩膜资料选用TFC/CTA膜。以5分钟作为实验距离。实验过程中水通量用Jw[L/(m2·h)]表示，其中水密度取1.0g/cm3，其计算公式如式(1)：

　　式中，Δm为吸取液的质量增加量，g，Δt为该吸取液质量增加过程所阅历的时间，h，Am为正浸透膜的有效面积，m2。

　　2.4.表征与测试

　　采用电感耦合等离子光谱仪(ICP,Thermo,ICAPQICP-MS,USA)检测电镀废水阳离子含量，采用离子色谱仪(Dionex,ICS-5000,USA)检测电镀废水硫酸根含量，运用扫描探针显微镜(AFM,Multimode&Dimension3100,USA)表征膜三维外表形貌及粗糙度，采用场发射电镜(FESEM，S-4800，Japan)表征膜外表结晶形貌，运用X射线衍射(XRD，D/max-2550VB+/PC，Japan)剖析膜外表污染状况，采用X射线光电子能谱(XPS，Escalab250Xi，China)剖析膜外表官能团。

　　三、结果与讨论

　　3.1.TFC膜与CTA膜浓缩电镀废水水通量

　　经过三次以上相同条件下的反复浓缩电镀废水实验，我们得出如图2的分歧性规律

　　从图中能够发现，无论采用TFC膜还是CTA膜浓缩电镀废水，初始水通量均在8L/m2h左右。但很明显的发现，用CTA膜浓缩时，水透过量在0~580mL整个阶段，所对应的曲线相对平稳降落，而TFC膜对应的曲线在水透过量在0~150mL的过程中，水通量呈现了显著下滑。揣测这是由于两种膜的外表形貌和构造不同，从而在浓缩电镀废水的过程中，惹起膜外表结垢呈现差别。从水通量降落状况来看，TFC膜外表结垢比CTA膜外表结垢更为快速。

　　3.2.膜外表形貌及粗糙度

　　图3是两种正浸透膜外表二维及三维形貌的SEM及AFM剖析。从(a)、(b)图TFC膜和CTA膜的SEM比照中能够直观的看到，TFC膜具有更粗糙的外表构造。在(c)、(d)的外表粗糙度剖析中，TFC膜的均匀粗糙度(Ra)为14.911nm，而CTA膜为4.261nm，可知TFC膜外表粗糙度远大于CTA膜外表粗糙度。在膜污染产生过程中，较高的粗糙度会经过两步过程促进膜污染的产生：首先，较高的粗糙度会提升膜的有效外表积，使污染物更容易附着，其次，污染物被吸附后，外表凸起构造能够有效屏蔽水力剪切力的作用，使污染物被冲洗去除的难度加大，进一步加剧膜污染的产生。

　　3.3.膜外表结垢

　　从图4中能够看出，两种膜的结垢机制存在显著的差别。TFC膜外表结垢来自膜的深处，呈现针棒状，以玫瑰花瓣形由内而外展开，而CTA膜外表结垢比拟疏松，构成初期为较大的长条状结垢。而由于它们较为脆弱，从膜组件取下时产生了破碎。因而得到很多小块结垢，这些小块结垢铺散在整个膜外表。由SEM表征得到的观测结果与AFM表征所得结果相吻合：TFC膜活性层具有更高的粗糙度，更容易产生愈加稳定的富集于膜外表深处的膜污染。

　　3.4.EDS剖析

　　取实验前后的TFC膜和CTA膜实施外表能谱剖析(EDS)，结果如表2所示：实验前后，TFC膜外表C元素在膜外表的质量比降低67.99%，O、S元素质量比分别上升了30.33%、3.26%，并且新增了Ca元素，占膜外表质量比34.40%，而CTA膜外表C、O元素的质量比分别降落了45.49%、8.99%，新增了S、Ca元素，分别占比15.22%、39.26%。由此可推断，两种膜外表产生了由S、Ca元素参与构成的污染物。

　　3.5.XRD测试

　　取TFC膜外表污染物，运用X射线衍射(XRD)对污染物成分实施定性剖析。经检测，与CaSO4·2H2O规范剖析图谱比对(图5)，发现与此污染物的图谱吻合，因而能够肯定TFC膜和CTA膜外表的结垢为硫酸钙晶体。