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CWL-N威尼斯注册送28液膜萃取回收含酚废水处理技术

编辑:管理员    发布时间:2016/5/25 10:19:07

CWL-N威尼斯注册送28液膜萃取回收含酚废水处理技术

   CWL-N威尼斯注册送28液膜萃取回收含酚废水处理技术因其操作方便、无污染、占地面积小、处理效果高而备受人们关注,目前膜分离技术广泛应用于在海水淡化工程、石油化工工业、医药生产及食品生产等领域。在煤气化废水处理中,经常运用的膜分离技术主要有超滤(UF) ,反渗透(RO)、渗透蒸发(PV)以及液膜(LM)等技术。

    超滤膜与反渗透膜在煤气化废水的处理中经常组合使用,即为双膜工艺法。其分离效率高、环境兼容性好、无二次污染等优点使其在煤气化废水的处理与回用中有着广泛的应用。周某等使用超滤(UF)与反渗透(RO)组合而成的双膜工艺,对经生化处理后的煤气化废水进行处理回用的中试研究,其使用的超滤膜为分离精度30nm的改性聚飒膜组件、反渗透膜组件为过滤精度为0.5m的聚丙烯膜。通过严格控制渗透段的进水水质,最终双膜系统产水COD浓度低于5 mg/L电导率在30μS /cm左右,经过化学清洗后,膜组件可以重复使用。张某同样使用双膜工艺对煤化工废水进行深度回用处理,超滤膜与反渗透膜的平均通量为250L/h·㎡, 40L/h·㎡,若RO工艺使进水浓缩18倍,出水COD约为200mg/L试验表明双膜工艺对COD的截留效果很好。双膜工艺有助于实现废水的分级回用,对实现煤化工零排、废物资源化贡献巨大,降低了煤化工企业水处理成本。(CWL-N威尼斯注册送28液膜萃取回收含酚废水处理技术)

    近些年来,一种新型膜分离技术一渗透蒸发(PV)逐渐发展起来。PV技术具有操作简便、耗能低、无二次污染等优点,其主要应用于有机物脱水、处理回收废水中有机物及有机混合物分离等领域 Hanfei Zhen等在PVDF复合膜上涂覆PDMS制成渗透蒸发实验用膜,在研究中利用PDMS-PVDF复合膜对苯、甲苯、氯仿等挥发性有机物进行渗透蒸发处理,通过四步工艺涂覆在PVDF中空纤维上的PSMS厚度为1μm,实验结果表明,利用这种复合膜材料对挥发性有机物的去除效率非常高,可以达到96%以上。Jingli Xu等使用60μm厚膜、面积为0.37㎡的硅橡胶材质膜组件对挥发性有机物(VOC)进行PV法处理,对浓度为200mg/L的苯酚废水,其去除率可以到达90%,废水进液速度为70m?/min,而对甲苯的去除率只有72%,通过增加进水温度可以提高其对甲苯的去除效率。

    液膜技术以其能耗低、萃取剂消耗量少、高效率、操作简便的特点使其吸引了越来越多人的关注。在煤气化废水处理中,其在对高浓度含酚废水的处理回收中相对于传统溶剂萃取法的优势更加凸显。Yao Jie等利用PVDF复合中空纤维膜为支撑液膜支撑体,使用体积分数为20%的磷酸三丁酷CTBP)一煤油混合液作为支撑液膜液膜相,对高浓煤气化含酚废水进行液膜萃取回收处理,在适宜的操作条件下,50min时系统到达萃取平衡,对酚类物质去除率达到86.2%,出水中酚类物质的浓度为98.64mg/L,满足生化处理对于酚类物质浓度的要求。李某等利用聚偏氟乙烯材质的中空纤维膜作为膜载体,TBP体积分数为为50%TBP一煤油混合液作为萃取剂,对酚浓度为1223mg/L焦化废水水样进行萃取实验研究,经过10h的连续处理,最终出水中酚类物质的浓度为45mg/L,证明液膜技术应用于煤气化废水的处理回收中是切实可行的。(CWL-N威尼斯注册送28液膜萃取回收含酚废水处理技术)

虽然膜分离技术优点众多,但是其运行稳定性差、出水水质不稳定等缺点同样需要科研工编辑进行长期的研究工作才能使其在工业生产中大规模应用。

1液膜萃取分离技术概述

液膜技术是一种萃取剂用量小、高效率、选择性高的新型分离方法[[46]。液膜通常包括三个部分:疏水膜以及分别在其两侧的待处理液与反萃取液组成。待萃取组分经疏水膜中的萃取剂萃取作用进入液膜萃取剂中,之后反萃取液中的反萃取剂将待萃取组分从液膜相中剥离出来达到分离富集的作用,由此支撑液膜技术能就可以使萃取与反萃取同步进行,可以实现萃取工艺的连续运行。目前,气体分离、废水处理、生物反应在线监测、生物医学分离、以及痕量物质的富集等领域液膜技术都有着广泛的应用。

2.1液膜萃取分离技术原理

    从整体上看,几乎所有新型液膜技术的分离原理均是,一层在原料相和反萃相之间,但与料液相和反萃相均互不相溶解的液膜相(有萃取剂与稀释剂混合而成),使原料相和反萃相不能接触,待分离溶质组分通过液膜相实现选择性传递达到反萃相中,从而实现萃取分离的目的。液膜的传质原理总体上分为两大类.

      (1)单纯迁移

    单纯迁移发生在支撑液膜液膜相中无流动载体的情况下,原料液中的待分离溶质与溶剂因其在膜相中的扩散系数或溶解度的不同,致使原料液中的待分离溶质与溶剂在膜相中传质速率不同,从而实现分离。对于传质机理是单纯迁移的支撑液膜,能使原料液中的待分离溶质与溶剂的分配系数有较大的差别的膜相才是适宜的,溶质在液膜相中的溶解度差异是支撑液膜是否具有选择性的关键因素。

      (2)促进迁移

    很明显,单纯迁移过程不能使原料相中的待分离溶质产生浓缩变化。工业生产中对高效率与高浓缩比膜分离过程的实现,有着强烈要求,因此伴有化学反应的液膜分离过程一促进迁移逐渐进入人们的视野。相对于单纯迁移过程,高传质推动力与高传质效率是促进迁移过程的优势所在。按照其发生化学反应类别的不同,促进迁移可以分为I型促进迁移和II型促进迁移,I型促进迁移通过在反萃相内发生化学反应,来消除由传质过程而带来的料液相与反萃相中待分离物质的浓度差变小。II型促进迁移通过使用添加流动载体来提高待分离物质的传质速率以及支撑液膜的分离选择性。(CWL-N威尼斯注册送28液膜萃取回收含酚废水处理技术)

    I型促进迁移:料液相中的待分离溶质经过液膜相传递至膜相与反萃相界面时,与添加在反萃相内试剂发生不可逆化学反应,生成的新物质不能通过液膜相进行逆向扩散,从而保证在整个传质过程中,膜两侧一直具有最大程度的浓度差,因此实现促进迁移。

    II型促进迁移:在支撑液膜液膜相中有流动载体的情况下,料液相中的待分离物质在料液相与液膜相的相界面处,与流动载体发生化学反应。生成中间产物渗透扩散至液膜相与反萃相的界面处,再与反萃相中的反萃试剂发生化学反应,将待分离物质释放到反萃相,而流动载体又进入下一传递过程。适宜的流动载体使支撑液膜对待分离物质具有选择性分离功能,在II型促进迁移过程中发生的化学反应为流动载体提供能量,使其能够持续起到对待分离物质的“摆渡”作用,使待分离物质被萃取至反萃相。根据载体是离子型和非离子型,可将II型促进迁移的传递机理分为反向迁移和同向迁移两种。

在反向迁移过程中,常用的载体主要有酸性磷类萃取剂、季钱盐、竣酸类萃取剂等,而在同向迁移过程中较常用的载体有中性磷类萃取剂、碱性胺类萃取剂以及冠醚及其衍生物等大环化合物。选择适宜的流动载体是支撑液膜具有高选择性的关键。理想的支撑液膜液膜相需具有以下性质:能够与待分离溶质生成稳定性适中的络合物,且能在膜的另一侧解络;与待分离溶质生成的络合物仅溶于液膜相,且不产生沉淀;支撑液膜液膜相的表面活性作用不可太强,否则将会容易流失。

2.2液膜萃取技术的特点

    支撑液膜分离技术作为一种分离技术,具有分离效率高,选择性高,富集物质能力强以及萃取剂用量少等优点与特点[[46]。支撑液膜分离技术与传统的溶剂萃取一样,都是由萃取与反萃取两步组成。虽然与溶剂萃取有很多相似之处,但与传统的溶剂萃取法相比其具有如下优点:

    (1)支撑液膜分离可以进行“逆浓度梯度迁移”。支撑液膜的传质过程是萃取和反萃取的内藕合过程。支撑液膜通过内藕合过程来分离待分离溶质,因此其可以打破化学平衡对溶剂萃取过程的限制,从而可以实现待分离溶质的逆浓度梯度迁移,使待分离溶质达到富集浓缩的目的。(CWL-N威尼斯注册送28液膜萃取回收含酚废水处理技术)

    (2)传质推动力大,所需分离级数少。支撑液膜技术可以实现萃取反萃取同时进行,一级的萃取反萃取过程就可以取得极为有效的萃取效果。

    (3)萃取剂消耗少。支撑液膜液膜相中的萃取剂在料液相与膜相的相界面侧与待分离溶质络合,而在膜相与反萃相的相界面处侧将其释放,然后空闲的载体继续返回原来相界面,支撑液膜液膜相在支撑膜内往返运动,在传质过程中不断再生。正是这种原因使得支撑液膜的萃取剂的消耗量比溶剂萃取过程低一个数量级以上,即使在膜载体浓度在一个很低的水平,溶质的膜渗透速率也会很高,膜液相载体浓度的改变对萃取率的影响很小。支撑液膜的这一优势,对于所用萃取剂价格昂贵或者废水量很大的处理情况(煤气化废水处理)具有显著意义。3液膜萃取分离技术的应用

目前,支撑液膜分离技术已被广泛应用于有机废水回收与处理、气体分离、金属离子提取分离、生物产品的分离、生物反应在线监测以及痕量物质的富集等领域。

3.1金属离子的浓缩分离

    在很多情况下,从金属离子混合溶液中,单独分离一种金属离子是有困难的,但是使用一种或复合使用多种支撑液膜,就可以很好得完成这一目标。

    F.J.Alguacil等使用以Cyanex 923为流动载体的支撑液膜分离方法对废水溶液中的Cr(VI)进行分离处理,实验研究了料液相搅拌速率、料液相中Cr(VI)初始浓度、萃取剂在液膜相的浓度以及反萃取剂浓度等操作条件对萃取分离效果的影响,实验结果表明,料液相搅拌速率是影响传质速率的主要因素而流动载体的浓度以及反萃相的浓度对处理效果的影响不大,当水相的传质系数为67μm/s,边界层厚度为15μm时对Cr(VI)的萃取效果最佳。吴某等以聚偏氟乙烯膜(PVDF为液膜支撑体,PVDF支撑体膜孔径为0.22μm,膜壁厚为65 μm,开孔率为75 %,有效传质面积为18c㎡。液膜相由P507与煤油的混合物组成,研究了Cd( II)在该支撑液膜体系下的传质问题。实验结果表明该支撑液膜体系对Cd( II)有着良好的萃取效果,当原液相的pH5.0,反萃相中HC1浓度为4.0mol/L,液膜相与反萃相体积浓度为16: 4,为Cd( II)最佳的萃取操作条件,系统运行190min时,Cd( II)的萃取率达到82.65%。Breembroek等使用中空纤维膜作为支撑液膜的支撑体,以LIX84-iCu(II)的载体,其料液相在膜内的流速为100m1/min,反萃相在壳层内的流速是11 0ml/min,这种操作条件下,Cu(II)的渗透速率为6.9x 10-6 ms-1,研究证实,料液相与膜相之间的边界层阻力是阻碍Cu(II)传质速率提升的主要影响因素。(CWL-N威尼斯注册送28液膜萃取回收含酚废水处理技术)

因为稀上元素具有很多相近的性质特点,因此普通的方法较难对其分离,而支撑液膜萃取分离技术就是一个非常有效的方法。在金属离子分离方面,支撑液膜的应用将会具有一个广阔的空间与前景。

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