近年来，随着金属冶炼、化工生产等相关工业的飞速发展，含重金属的生产污水排放有呈不断增加的趋势，使水体重金属污染在我国变得日益严重。由于重金属离子在水生环境中的高溶解性、不可降解性和可富集性，使得它们一旦进入食物链后将会造成其在人体中的慢慢积累，进而引起人类严重的健康问题。因此，深度处理重金属污水，降低其排放含量或实现其零排放势在必行。

　　无机重金属污水的传统处理方法有化学沉淀法、离子交换法、电化学方法等。一般而言，重金属污水经传统的化学法处理后，其中的重金属离子含量仍很难达到排放标准的要求，且由于传统的化学处理法通常需要在污水中添加多种化学药剂和碱金属沉淀剂，结果使得污水中含有大量的Na+、Ca2+、Cl——和SO42——等可溶性盐类物质无法去除，进而造成管路结垢、设备腐蚀和二次环境污染等问题。此外，传统的化学处理法还存在高能耗、处理不完全、处理过程产生有毒的污泥和沉淀物等不良后果。因此，寻求一种清洁高效的重金属污水处理方法已成为相关领域工作者共同关注的问题。

　　膜分离作为一种高新技术，因其分离效率高、无相变、节能环保、设备简单、操作方便等特点，在工业污水处理领域中已得到广泛研究和探索，正被日益推广应用到工业污水处理过程。膜分离技术在处理重金属污水时，不仅能使渗透液(出水)达到相关的排放标准或再生回用，而且能回收其中的有价金属资源。在铜、锌、铅等有色金属的火法冶炼过程中，从闪速炉、转炉排出的冶炼烟气通常需要进行湿法净化。而烟气湿法净化过程排出的污水往往呈酸性且伴有多种碱金属和重金属离子。根据对部分有色冶金企业的生产调查，这类污水的pH约3.5，主要成分及其质量浓度大致为Cu，≤30mg/L;Zn，≤50mg/L;Cr，≤25mg/L;Pb，≤20mg/L;Na，≤300mg/L。

　　本研究以实验室模拟的酸性无机复合重金属污水为研究对象，利用反渗透膜分离技术，考察了操作压力、浓淡比、重金属离子种类及含量、污水pH等工艺条件对这类污水膜处理过程效果的影响规律。

　　实验部分

　　试剂

　　氯化铜(CuCl・22H2O)，三氯化铬(CrCl・36H2O)，氯化锌(ZnCl2)，氯化铅(PbCl2)，氯化(NaCl)，盐酸(质量分数36%～38%)，均为分析纯。

　　实验用水

　　实验所用的重金属污水模拟配制。以质量浓度500mg/L的NaCl溶液为基础溶液，在酸性条件(用浓盐酸调节)下加入不同质量浓度的金属氯化物配制，实验溶液pH均在3.5～4左右。

　　装置与流程

　　实验所用反渗透膜为杭州某公司生产的芳香族聚酰胺卷式膜。装置参数如下：有效膜面积7.897m2，透水能力9.8m3/d，进水pH为3.0～10.0，操作压力1.05MPa。原水槽中的模拟重金属污水经高压泵送入膜装置，通过控制进、出膜的污水流量来控制膜的操作压力、浓缩液(浓水)与渗透液(淡水)的体积流量比(简称“浓淡比”r)。

　　分析方法与仪器

　　实验主要监测水质指标包括金属离子含量、pH。其中金属离子含量采用AA——6300C原子吸收分光光度计测定，pH采用PHS——3D型pH计测定。

　　膜性能指标

　　污水的反渗透膜处理性能以金属离子表观截留率R表示，并按下式进行计算：

　　R=(1——ρ1/ρ0)×100%。(1)

　　式中，ρ0和ρ1分别为原水、淡水金属离子的质量浓度。

　　在一定操作压力、总进水流量下，膜对金属离子截留效果随着浓淡比的增大而明显降低;从整体看，进水流量及浓淡比一定时，增大操作压力，进水压力对膜截留各重金属离子的效果没有显著影响;由于实验所用膜材质的特性所决定，进水pH对膜截留效果影响显著，pH越小，膜的截留效果越差;在膜的运行稳定性方面，开机运行30min后膜的截留效果达到稳定，持续运行5h，膜的截留效果没有明显变化。

　　按照金属离子形成水合物的平衡观点，反渗透对金属离子的截留率不仅与所去除的金属离子价态、离子半径、水合半径有关，还与离子在水中的表观含量有关。膜对高价态金属离子的截留率大于低价态的离子截留率;离子含量较低时，离子半径是影响截留率的主要因素;离子含量较高时，离子水合半径是影响截留率的主要因素;离子含量为中等时，离子半径与离子水合半径共同影响膜对离子的截留效果。采用反渗透膜法处理本实验所模拟的火法冶金酸性无机复合重金属污水，当污水中Cu2+、Zn2+、Cr3+、Pb2+等重金属离子在质量浓度5～30mg/L时，膜对重金属离子的处理效果(截留率)均在90%以上。即使污水中4种金属离子质量浓度均高达30mg/L，经膜处理后，Cr3+、Zn2+、Pb2+在淡水中的含量仍能达到GB8978——1996一级指标要求，Cu2+的含量略高于一级标准指标但仍能达到二级指标要求。工业实际中，为延长膜的使用寿命并保障膜处理后的污水稳定达标排放或实现循环回用，建议在高含量重金属污水进入膜装置之前，进行必要的预处理。