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CWL-N威尼斯注册送28用新型膜萃取处理含酚废水

编辑:管理员    发布时间:2016/6/1 17:02:40

 CWL-N威尼斯注册送28用新型膜萃取处理含酚废水

1新型膜萃取的研究方法及过程参数

(1)研究方法

    目前,MARS的实验研究工作一般是在管式、板式及中空纤维膜组件中进行的。两侧流体必须保持充分流动和接触,无死区。又分为连续、间歇循环膜萃取实验,实验中,按照膜萃取过程的特点,选择有针对性的体系,测取在不同条件下料液及萃取液经膜器后的浓度变化,以便研究讨论。

(2)膜萃取过程参数

影响膜萃取分离过程性能的因素主要有以下几个方面:

①膜材料和结构以及被分离组分的物化性质

这是影响膜萃取分离效果的最基本的因素。对于一定的料液和分离要求而言,最重要的问题是要选择一种适宜的膜材料和膜的结构。对于同一种物料体系,如果它的组成不同,分离要求不同,也往往需要采用不同的膜。

②温度

    操作温度是影响膜萃取过程的重要因素,它通过影响料液中各组分在膜中的溶解度和扩散速度,从而最终影响到膜萃取过程的渗透通量。温度对溶解度的影响比较复杂,温度对溶解度的影响一般可以用Arrhenius型方程表示:

 

式中,Sm为渗透物分子在膜中的溶解度;S0本征溶解度;△H,为溶解热,与聚合物的状态,即玻璃态或橡胶态和渗透物的性质有关。一般情况下,渗透物在膜中的扩散系数随温度升高而增大,而且符合Arrhenius方程:

 

式中,Dm为渗透物分子在膜中的扩散系数,D0本征扩散系数,ED为扩散活化能,与聚合物的状态,即玻璃态或橡胶态和渗透物的性质有关。温度对扩散系数的影响主要是由于随温度升高,聚合物链节间的活动性增加,自由体积增大,渗透物分子的活动性也增大,从而导致扩散系数的增大。一般情况下,随温度的增加,渗透物的通量增大。(CWL-N威尼斯注册送28用新型膜萃取处理含酚废水)

    ③料液组成

    料液组成的变化直接影响组分在膜面上的溶解度,而组分在膜内的扩散系数与其浓度有关,所以,膜萃取的分离性能与料液组成有密切的关系。因为在膜内组分与聚合物以及组分间的相互作用力的影响,使得另一组分的存在对组分的扩散产生复杂的伴生效应,因此多组分在膜中的渗透通量一般需根据实验来确定,而不能简单地通过纯组分的通量得到。④膜两侧的浓度差

膜两侧被透物的浓度差的影响主要体现为对膜萃取推动力的影响。萃取液浓度越低,推动动力越大,渗透通量越大。

⑤两相流量的影响

两相流量对总传质系数的影响主要取决于分离体系传质过程中两侧传质边界层阻力在总传质阻力中所占比例。膜萃取是一个传质分离过程,同时有浓差极化现象。料液留过膜表面的速率是影响膜萃取过程的重要因素。

⑥萃取剂的影响

在膜萃取分离过程中,萃取剂的选择标准,是选择能够溶解渗透物,且与待处理液中溶液没有化学势差,即萃取相在宏观上说是不透过膜的,在试验中可以选取无机物、不能透过膜的有机溶液或者与待处理液相中的溶液相同的物系。当所选的萃取剂不同,在相同的操作条件下,渗透物的总传质系数也不同。(CWL-N威尼斯注册送28用新型膜萃取处理含酚废水)

2新型膜萃取技术存在的主要问题及本论文的研究思路

这种新型的萃取技术—MARS,虽己进入工业化应用阶段,但仍有大量的工作要作为两种单元操作—膜过程和液液萃取过程—交叉组合产生的膜萃取过程,发挥原有过程的优势,克服其固有的不足,一直是这一新过程研究的主题。对于膜萃取过程,在发挥过程的特殊优势的同时,有效地控制过程中外加膜阻带来的影响,就可能强化膜萃取过程,为其开创有效的应用。目前对新型膜萃取技术的研究仍然存在以下问题:

(1)均质致密膜体系

由于致密均质膜厚度较大,导致系统传质速率较低,研究如何提高均质膜体系的传质性能是研究中的热点问题;由于这种新型膜萃取的体系比较苛刻(强酸强碱),开发耐酸碱性能的新型膜材料,成为膜萃取工业化的关键之一;膜萃取过程的传质机理和数学模型、膜萃取过程付诸应用的可能性及膜器结构和操作条件优化等等方面,需进行深入的研究。(CWL-N威尼斯注册送28用新型膜萃取处理含酚废水)

(2)复合膜体系

    复合膜材料提高了体系的传质速率,但同时也伴有水通量的提高,因此如何提高复合膜体系运行稳定性、开发研制出能降低水通量的复合膜材料与工艺是研究的关键;复合膜膜萃取体系的传质机理与数学模型、膜器结构和操作条件优化等方面也有待于进一步的研究。

    本论文所研究的课题为某膜萃取技术企业(METE开展的国际合作项目:“膜分离芳香烃类回收系统(MARS)一一从实验室研究到工业化”。本论文的研究思路是采用MARS这种新型膜萃取技术,分离回收水溶液中的苯酚,探索增强体系传质的途径,从而降低该工艺的运行成本。通过实验数据考察其从水溶液中脱除苯酚的性能,以期为这种新型膜萃取技术的工业应用提供重要的技术依据。同时利用均质硅橡胶膜处理实际含酚废水,为工程实际应用提供设计、操作的基础参数和可行性的依据。

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