CWL-M萃取設(shè)備中空纖維膜萃取法處理含酚廢水

CWL-M萃取設(shè)備中空纖維膜萃取法處理含酚廢水

工業(yè)含酚廢水來源廣、數(shù)量多、危害大，它的排放給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染。水中酚濃度> 10 mg/L，魚類等水生物不能生存;酚濃度> 100 mg/L的水用于灌溉，會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)甚至絕收。含酚廢水在我國水污染控制中被列為重點(diǎn)解決的有害廢水之一。因此，大力開展含酚廢水的治理研究，不斷改進(jìn)含酚廢水的治理技術(shù)，具有十分重要的意義。目前含酚廢水的治理方法主要有物化法、化學(xué)法、及生化法三大類。各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)在文獻(xiàn)中已有介紹。中空纖維膜萃取技術(shù)是將膜分離與液液萃取相結(jié)合的一種新型分離技術(shù)，主要優(yōu)點(diǎn)是可以處理廢水中高濃度的揮發(fā)酚。（CWL-M萃取設(shè)備中空纖維膜萃取法處理含酚廢水）

今采用中空纖維膜萃取技術(shù)對(duì)含酚廢水進(jìn)行處理研究，找到了較為合適的膜器結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)條件。該方法可適用于不同濃度的含酚廢水處理。在選定的條件下，可使污水中的酚含量降至50 mg/ L以下。

1實(shí)驗(yàn)部分

1. 1儀器及試劑實(shí)驗(yàn)所用中空纖維膜采用干一濕法紡絲工藝自制，所制的膜為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)所用膜器的參數(shù)列表1。膜材料為聚偏氟乙烯。

廢水水樣取自某焦化廠，酚濃度為1?223 mg/L酚含量分析采用4-氨基安替比林比色法，儀器為752型紫外光柵分光光度計(jì)。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

????實(shí)驗(yàn)流程見圖1。含酚廢水由泵進(jìn)人膜器經(jīng)流量計(jì)后重新回到廢水罐。萃取劑(50%煤油+50 %磷酸三丁酯)在膜器和萃取劑貯罐之間循環(huán)。系統(tǒng)采用的聚偏氟乙烯中空纖維膜是一種典型的疏水膜，在膜的微孔中浸滿萃取劑，當(dāng)廢水流過膜面時(shí)，兩相逆向流動(dòng)，膜界面發(fā)生傳質(zhì)，在濃度梯度的推動(dòng)下，廢水中的酚源源不斷地進(jìn)人萃取劑中，這樣廢水中的酚濃度越來越低，萃取劑中酚的濃度越來越高，直到兩相濃度達(dá)到平衡。維持水相壓力大于萃取相壓力約0. 01 MPa，以防止兩相滲漏。每隔30 min~60 min從廢水貯罐中取樣分析酚的濃度。（CWL-M萃取設(shè)備中空纖維膜萃取法處理含酚廢水）

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實(shí)驗(yàn)的工藝條件為:廢水體積1 600 mL，萃取劑體積800 mL，廢水流量2 L/h一5 L/h，萃取劑流量2 L/h一4 L/h，系統(tǒng)壓差維持在0.01 MPa。

2結(jié)果與討論

2.1廢水中的酚濃度隨蘋取時(shí)間的變化

????廢水中的酚濃度隨萃取時(shí)間的變化曲線見圖2

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由圖2可見，廢水中的酚濃度隨著萃取時(shí)間的延長而逐漸下降，廢水中的酚含量從1 223 mg/L降低到45 mg/L，去除率達(dá)到96.3%。在開始的前3h內(nèi)下降趨勢(shì)十分顯著，此后，下降的速率逐漸減慢，到最后3h下降基本平緩。這是由于在萃取剛剛開始時(shí)，萃取劑是新鮮的，萃取劑中的酚濃度為0，而廢水酚的濃度又最高，兩相間的濃度梯度最大，故在萃取剛開始時(shí)其濃度下降十分明顯，隨兩相中酚濃度的變化，萃取推動(dòng)力逐漸減小，表現(xiàn)為曲線下降速度減緩，最后兩相間濃度基本達(dá)到平衡，廢水中的酚濃度基本不變。

2.2孔徑、孔隙率對(duì)萃取速率的影響

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在相同的操作條件下，增大膜的孔徑和孔隙率可以提高膜萃取的速率。如果膜的孔徑和孔隙率太大，便可引起兩相間的滲漏。對(duì)不同孔徑和孔隙率的膜器進(jìn)行了膜萃取實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng)選用膜器2時(shí)，很難控制膜的兩相間的壓差，而采用膜器1時(shí)，兩相間的滲漏可得到較為有效的控制，使萃取在膜界面上進(jìn)行。（CWL-M萃取設(shè)備中空纖維膜萃取法處理含酚廢水）

2.3水相流速對(duì)總傳質(zhì)系數(shù)的影響

????在實(shí)驗(yàn)操作范圍內(nèi)，固定萃取相流速，隨著水相流速的增大，總傳質(zhì)系數(shù)也相應(yīng)增大。根據(jù)戴酞元等的研究成果，總傳質(zhì)系數(shù)可以用下式來表示:

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????從上式可見，總阻力(總傳質(zhì)系數(shù)的倒數(shù))是由水相阻力、膜的阻力和有機(jī)相阻力疊加而成。

????這一現(xiàn)象可解釋為:在給定的膜器中，膜的阻力是固定的，當(dāng)維持有機(jī)相流速不變時(shí)，有機(jī)相阻力也固定不變，因此總傳質(zhì)系數(shù)可化為:

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????式中除。，是變量外，其他參數(shù)都已確定，可見隨著水相流速的增加，加大了廢水在中空纖維膜中的湍流程度，有利于擴(kuò)散，使總傳質(zhì)系數(shù)增大。

2.4萃取相流速對(duì)總傳質(zhì)系數(shù)的影響

????固定水相流速，隨著萃取相流速的增大，總傳質(zhì)系數(shù)無明顯變化。這是由于在這種情況下總傳質(zhì)系數(shù)可化為:

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式中除u。是變量外，其他參數(shù)都已確定，萃取相流速對(duì)總傳質(zhì)系數(shù)無明顯影響，這一現(xiàn)象表明萃取相阻力與水相阻力相比，其所占的比例是很小的。這就進(jìn)一步說明聚偏氟乙烯疏水膜的傳質(zhì)阻力主要來自水相，因此加大水相流速可以強(qiáng)化傳質(zhì)。（CWL-M萃取設(shè)備中空??維膜萃取法處理含酚廢水）

3結(jié)論

????通過用聚偏氟乙烯中空纖維膜器對(duì)含酚廢水進(jìn)行膜萃取的實(shí)驗(yàn)研究，可以得出如下結(jié)論:

????(1)中空纖維膜萃取法處理含酚廢水是一種較為有效的方法，經(jīng)過萃取廢水中酚的濃度一可以從1 223 mg幾降低到45 mg/L，去除率達(dá)到96%以上。

????(2)對(duì)于疏水膜體系中的膜萃取，傳質(zhì)阻力主要來自水相，因此加大水相流速可以強(qiáng)化傳質(zhì)。

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