液膜分離法脫除廢水中的污染物

1、液膜分離法脫除廢水中的污染時間：2021.02.05創(chuàng)作：歐陽科實驗?zāi)康恼莆找耗し蛛x技術(shù)的操作過程。了解兩種不同的液膜傳質(zhì)機理。用液膜分離技術(shù)脫除廢水中的污染物。二實驗原理液膜分離技術(shù)是近三十年來開發(fā)的技術(shù)，集萃取與反萃 取于一個過程中，可以分離濃度比較低的液相體系。此技 術(shù)已在濕法冶金提取稀土金屬、石油化工、生物制品，三 廢處理等領(lǐng)域得到應(yīng)用。液膜分離是將第三種液體展成膜狀以分隔另外兩相液 體，由于液膜的選擇性透過，故第一種液體（料液）中的 某些成分透過液膜進入第二種液體（接受相），然后將三 相各自分開，實現(xiàn)料液中組分的分離。所謂液膜，即是分隔兩液相的第三種液體，它與其余被 分隔的兩種液體必

2、須完全不互溶或溶解度很小。因此，根 據(jù)被處理料液為水溶性或油溶性可分別選擇油或水溶液作 為液膜。根據(jù)液膜的形狀，可分為乳狀液膜和支撐型液膜，本實驗為乳狀液膜分離醋酸-水溶液。由于處理的是醋酸廢水溶液體系，所以可選用與之不互 溶的油性液膜，并選用NSH水溶液作為接受相。這樣，先 將液膜相與接受相（也稱內(nèi)相）在一定條件下乳化，使之 成為穩(wěn)定的油包水（W /O）型乳狀液，然后將此乳狀液分 散于含醋酸的水溶液中（此處稱作為外相）。這樣，外相 中醋酸以一定的方式透過液膜向內(nèi)相遷移，并與內(nèi)相NaOH 反應(yīng)生成NaAc而被保留在內(nèi)相，然后乳液與外相分離，經(jīng)過 破乳，得到內(nèi)相中高濃度的NaAc，而液膜則可以重

3、復(fù)使用。為了制備穩(wěn)定的乳狀液膜，需要在膜中加入乳化劑，乳 化劑的選擇可以根據(jù)親水親油平衡值（HLB）來決定，一般對 于W / O型乳狀液，選擇HLB值為3 - 6的乳化劑。有時， 為了提高液膜強度，也可在膜相中加入一些膜增強劑（一 般粘度較高的液體）。溶質(zhì)透過液膜的遷移過程，可以根據(jù)膜相中是否加入流 動載體而分為促進遷移I型或促進遷移II型傳質(zhì)。促進遷移I型傳質(zhì)，是利用液膜本身對溶質(zhì)有一定的溶 解度，選擇性地傳遞溶質(zhì)（見圖2-36）。促進遷移II型傳質(zhì)，是在液膜中加入一定的流動載體 （通常為此溶質(zhì)的萃取劑），選擇性地與溶質(zhì)在界面處形 成絡(luò)合物，然后此絡(luò)合物在濃度梯度的作用下向內(nèi)相擴 散，至內(nèi)相

4、界面處被內(nèi)相試劑解絡(luò)（反萃），解離出溶質(zhì)載體，溶質(zhì)進入內(nèi)相而載體則擴散至外相界面處再與溶質(zhì) 絡(luò)合。這種形式，更大地提高了液膜的選擇性及應(yīng)用范圍（見圖 2-37）。圖2-36促進遷移I型傳質(zhì)示意圖 圖2-37促進遷移II型傳質(zhì)示意圖綜合上述兩種傳質(zhì)機理，可以看出，液膜傳質(zhì)過程實際 上相當于萃取與反萃取兩步過程同時進行：液膜將料液中 的溶質(zhì)萃入膜相，然后擴散至內(nèi)相界面處，被內(nèi)相試劑反 萃至內(nèi)相（接受相）。因此，萃取過程中的一些操作條件（如相比等）在此也同樣影響液膜傳質(zhì)速率。三實驗裝置與流程實驗裝置主要包括：可控硅直流調(diào)速攪拌器二套；標準 攪拌釜兩只，小的為制乳時用，大的進行傳質(zhì)實驗；砂芯 漏斗兩只

5、，用于液膜的破乳。液膜分離的工藝流程如圖2-38所示。圖2-38乳狀液膜分離過程示意圖 四實驗步驟及方法實驗步驟本實驗為乳狀液膜法脫除水溶液中的醋酸，首先需制備 液膜。液膜組成已于實驗前配好，分別為以下兩種液膜：1）液膜1#,組成：煤油95%,乳化劑E644, 5%2）液膜2#，組成：煤油90%，乳化劑E644，5%，TBP （載體），5%。內(nèi)相用2M的NSH水溶液。采用HAc水溶液作為料液進 行傳質(zhì)試驗，外相HAc的初始濃度在實驗時測定。具體步驟如下：在制乳攪拌釜中先加入液膜1#70ml，然后在1600rpm 的轉(zhuǎn)速下滴加內(nèi)相nsh水溶液70ml （約1分鐘加完），在 此轉(zhuǎn)速下攪拌15分鐘，

6、待成穩(wěn)定乳狀液后停止攪拌，待 用。在傳質(zhì)釜中加入待處理的料液450ml，在約400rpm 的攪拌速度下加入上述乳液90ml，進行傳質(zhì)實驗，在一定 時間下取少量料液進行分析，測定外相HAc濃度隨時間的變 化（取樣時間為2、5、8、12、16、20、25分鐘），并作 出外相HAc濃度與時間的關(guān)系曲線。待外相中所有HAc均進 入內(nèi)相后，停止攪拌。放出釜中液體，洗凈待用。在傳質(zhì)釜中加入450ml料液，在攪拌下（與同樣轉(zhuǎn) 速）加入小釜中剩余的乳狀液（應(yīng)計量），重復(fù)步驟2。比較，的實驗結(jié)果，說明在不同處理比（料液（V）/乳液（V）下傳質(zhì)速率的差別，并分析其原因。用液膜2#膜相，重復(fù)上述步驟-。注意，兩次傳

7、 質(zhì)的乳液量應(yīng)分別與、步的用量相同。分析比較不同液膜組成的傳質(zhì)速率，并分析其原因。收集經(jīng)沉降澄清后的上層乳液，采用砂芯漏斗抽濾破 乳，破乳得到的膜相返回至制乳工序，內(nèi)相c進一步精制 回收。分析方法：本實驗采用酸堿滴定法測定外相中的HAc濃度，以酚酞作 為指示劑顯示滴定終點。外相中HAc濃度CHAc式中：、-標準NaOH溶液的濃度（M）VNaOH -標準NaOH溶液滴定ml數(shù)（ml）VHAc -外相料液取樣量（ml）n / 、 門=COC X 100%醋酸脫除率 式中：C代表外相HAc濃度，下標0, t,分別代表初始 及瞬時值。五實驗數(shù)據(jù)記錄及處理所取原始料液10ml冰醋酸（密度為 P =1.049 g；;ml 0 用 500ml水稀釋后濃度為：F列每次所取樣量為1.0ml用去NaoH用去NaoH的體積（ml）2min1（90ml乳狀液）2.12（40ml乳狀液）1.88min20min1.61.61.92.0數(shù)據(jù)處理（1）當取90ml 乳狀液行滴定分析時，處理結(jié)果如下：時間2min8min20min用去NaoH的體 積（ml）2.11.61.6Chac (mol/L)0.210.160.16門38.74%53.33%53.33%當取40ml 乳狀液行滴定分析