CWL-M離心萃取機(jī)膜萃取處理新技術(shù)

離心萃取機(jī)膜萃取處理新技術(shù)

????膜萃取是膜過(guò)程與液液萃取相結(jié)合的一種新型分離技術(shù)。適用于恒沸物或近沸物、揮發(fā)性有機(jī)物ADCs)、熱敏性物質(zhì)、低沸點(diǎn)、難汽化的物系的分離。其中，利用酚類與胺類化合物水解平衡的特點(diǎn)，以無(wú)機(jī)I堿溶液作萃取液、硅橡膠膜作為分離膜的新型膜萃取技術(shù)，具有能耗低、運(yùn)行條件溫和、過(guò)程簡(jiǎn)單、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)。目前，該技術(shù)正處于工業(yè)化應(yīng)用的開(kāi)始階段，仍有許多問(wèn)題值得深入研究。因此，本研究以酚類化合物的代表—苯酚為模型污染物、氫氧化鈉溶液為萃取液，利用硅橡膠平板復(fù)合膜(PDMSIPVDF)和均質(zhì)致密硅橡膠膜(聚二甲基硅氧烷一PDMS)構(gòu)造了新型膜萃取系統(tǒng)。主要開(kāi)展了以下工作:

????(1)利用新型PDMSIPVDF平板復(fù)合膜構(gòu)造含酚廢水膜萃取體系，研究了間歇循環(huán)非穩(wěn)態(tài)過(guò)程的復(fù)合膜傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。探討了兩相流量、萃取液pH值、料液初始濃度與萃取液酚鈉初始濃度、運(yùn)行溫度、鹽離子強(qiáng)度等操作條件對(duì)膜萃取性能的影響。研究表明:苯酚在復(fù)合膜中的傳質(zhì)屬膜阻控制的傳質(zhì);料液流動(dòng)程度加劇，有利于苯酚溶液膜萃取過(guò)程的進(jìn)行;但萃取液側(cè)流量變化對(duì)傳質(zhì)幾乎無(wú)影響;化學(xué)反應(yīng)的增強(qiáng)作用對(duì)傳質(zhì)系數(shù)影響不大;當(dāng)pH>12.5時(shí)，Kov不隨萃取液酚鈉濃度變化而變化;當(dāng)苯酚初始濃度大于5.0 g/L時(shí)，Kov，是一個(gè)定值;J與溫度的關(guān)系符合Arrhenius方程;Kov隨鹽離子強(qiáng)度的增高而增大，表明本體系尤其適于處理高濃度、高鹽度含酚廢水。(離心萃取機(jī)膜萃取處理新技術(shù))

????(2)對(duì)構(gòu)造的新型PDMS/PVDF平板復(fù)合膜體系進(jìn)行改進(jìn)同時(shí)研究了間歇循環(huán)非穩(wěn)態(tài)過(guò)程的復(fù)合膜傳質(zhì)問(wèn)題。探討了料液雷諾數(shù)、萃取液pH值、料液與萃取液酚鈉初始濃度、運(yùn)行溫度、鹽離子強(qiáng)度、跨膜壓差和膜厚度等操作條件對(duì)膜萃取性能的影響。研究表明:料液流動(dòng)程度加劇，有利于苯酚溶液膜萃取過(guò)程的進(jìn)行;但萃取液側(cè)流量變化對(duì)傳質(zhì)幾乎無(wú)影響;化學(xué)反應(yīng)的增強(qiáng)作用對(duì)傳質(zhì)系數(shù)影響不大;當(dāng)pH> 12.5時(shí)，Kov不隨萃取液酚鈉濃度變化而變化;當(dāng)苯酚初始濃度大于8.0 g/L時(shí)，Kov是一個(gè)定值;Kov隨溫度的升高而呈直線性提高;Kov隨鹽離子含量的增高而增大，表明本體系尤其適于處理高濃度、高鹽度含酚廢水;當(dāng)膜兩側(cè)壓差△P<0.1 MPa時(shí)，壓差的存在對(duì)傳質(zhì)幾乎無(wú)影響，當(dāng)△P>0.1 MPa時(shí)，有利于傳質(zhì)但同時(shí)存在膜的致密化問(wèn)題，所以應(yīng)當(dāng)適當(dāng)控制跨膜壓差;總傳質(zhì)系數(shù)與膜厚度的倒數(shù)呈線性關(guān)系;使用3周后的復(fù)合膜材料明顯被壓密，膜的使用壽命較短;該過(guò)程水通量為0.22 L/㎡s，不利于一實(shí)際運(yùn)行中苯酚的回收。(離心萃取機(jī)膜萃取處理新技術(shù))

??????(3)采用均質(zhì)硅橡膠膜卷繞式膜件，對(duì)含酚實(shí)際廢水進(jìn)行膜萃取研究。PDMS膜萃取山東某氯酚廠含酚廢水，在膜管長(zhǎng)度為34.8 m，料液流量3.0 L/d、萃取液溫度323.2K及pH=12.5 ~13 .0的條件下，對(duì)于含苯酚初始濃度22 g/L的含酚廢水，苯酚的去除率大于98%，出水含酚濃度低于500 mg/L，運(yùn)行效果穩(wěn)定。表明新型膜萃取技術(shù)分離回收含高濃度苯酚廢水具有良好的技術(shù)可行性。(離心萃取機(jī)膜萃取處理新技術(shù))

????(4)采用均質(zhì)硅橡膠膜卷繞式膜件膜萃取山東焦化含酚廢水，在膜管長(zhǎng)度為34.8m，料液流量2.0 L/d、萃取液溫度323.2 K及pH值12.5一13.0的條件下，對(duì)于初始濃度1.1g/L的苯酚廢水，穩(wěn)定操作，苯酚的去除率達(dá)到45%，出水含酚濃度低于700 mg/L效果明顯低于氯酚廠廢水的處理效果，說(shuō)明該法比較適合于分離回收含高濃度含酚廢水。

(5)與傳統(tǒng)的分離技術(shù)比較，這項(xiàng)新型膜萃取技術(shù)具有簡(jiǎn)單高效、產(chǎn)品純度高、運(yùn)行條件溫和、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)先進(jìn)有效、具有較佳環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益的含芳香化合物廢水分離與回收技術(shù)。(離心萃取機(jī)膜萃取處理新技術(shù))

????含酚廢水是一種污染范圍廣、水量大、濃度高、危害性十分嚴(yán)重的工業(yè)廢水，來(lái)源于石油、石油化工、煤化工、苯酚生產(chǎn)及酚醛樹(shù)脂生產(chǎn)廠等，這種廢水不經(jīng)處理任意排放，會(huì)對(duì)人體、水體、魚(yú)體以及農(nóng)作物帶來(lái)嚴(yán)重危害。同時(shí)，酚類化合物是非常重要的可回收資源及化工原料;從這些含酚廢水中提取酚類物質(zhì)既可回收利用資源，又可減少環(huán)境污染，這使得含酚廢水的高效分離方法的研究開(kāi)發(fā)特別重要和迫切。

????多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)含酚廢水治理與回收作了大量的研究工作。傳統(tǒng)的含酚廢水分離回收技術(shù)，主要有溶劑萃取法、吸附法、氣提法、蒸餾法等。這些技術(shù)各有其相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)同時(shí)也存在一定的弊端，如:溶劑萃取法存在溶劑損失、難以形成穩(wěn)定出水及萃取物二次處理等問(wèn)題。吸附法中吸附劑需再生、穩(wěn)定性差、成本高且改變吸附物的物化性質(zhì)，等等。雖然也有有關(guān)采用膜分離過(guò)程處理含酚廢水的研究報(bào)道，如滲透蒸發(fā)、液膜技術(shù)、膜蒸餾等，但目前都尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。

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????近年來(lái)，出現(xiàn)了一種新型膜萃取技術(shù)—膜分離芳香烴類回收系統(tǒng)(Membranearomatic recovery system MARS)，該過(guò)程將無(wú)機(jī)堿/酸溶液引入膜萃取中，從工業(yè)廢水中回收苯酚及胺類化合物。過(guò)程的原理為:芳香類分子通過(guò)一無(wú)孔膜被萃取到萃取相。在萃取相中，芳香類分子分解為相應(yīng)的離子態(tài)，從而得到富集。苯酚類采用堿性萃取劑，處于離子態(tài)的苯酚在水中具有無(wú)限溶解度，而分子態(tài)的苯酚在水中的溶解度常小于8Wt%。當(dāng)高度富集的萃取相被中和后，還原成分子態(tài)的苯酚的濃度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其在水中的溶解度，而從溶液中分離出來(lái)?；厥盏降挠袡C(jī)相可以作為原料直接返回到生產(chǎn)系統(tǒng)。這是一項(xiàng)工業(yè)應(yīng)用前景良好、無(wú)二次污染的新技術(shù)。其污染物回收率高，純度高，運(yùn)行穩(wěn)定，廢水經(jīng)處理后達(dá)到可進(jìn)行后續(xù)處理的要求，但是該體系還存在傳質(zhì)速率低，反應(yīng)條件苛刻，對(duì)硅橡膠膜材料及反應(yīng)器的腐蝕等問(wèn)題。(離心萃取機(jī)膜萃取處理新技術(shù))

????本研究以苯酚為目標(biāo)污染物，探索硅橡膠均質(zhì)膜及硅橡膠復(fù)合膜用于高濃度含酚廢水膜萃取性能、傳質(zhì)特性研究;通過(guò)考察工藝條件及膜材料對(duì)過(guò)程傳質(zhì)性能的影響，尋找強(qiáng)化傳質(zhì)的途徑，以期為分離回收苯酚的新型膜萃取工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行實(shí)踐提供理論依據(jù)。

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