硅橡膠膜膜萃取處理高濃度含酚廢水.pdf

1、膜萃取是膜過程與液液萃取相結(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(VOCs)、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)酸/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)用的開始階段，仍有許多問題值得深入研究。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

2、硅橡膠平板復(fù)合膜(PDMS/PVDF)和均質(zhì)致密硅橡膠膜(聚二甲基硅氧烷…PDMS)構(gòu)造了新型膜萃取系統(tǒng)。主要開展了以下工作： (1)利用新型PDMS/PVDF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)過程的復(fù)合膜傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)問題。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

3、酚溶液膜萃取過程的進(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)，K<,ov>不隨萃取液酚鈉濃度變化而變化；當(dāng)苯酚初始濃度大于5.0g/L時(shí)，K<,ov>是一個(gè)定值；J與溫度的關(guān)系符合Arrhenius方程；K<,ov>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。 (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

4、程的復(fù)合膜傳質(zhì)問題。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)，K<,ov>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)，K<,ov>是一個(gè)定值；K<,ov>隨溫度的升高而呈直線性提高

5、；K<,ov>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A(yù)P<0.1 MPa時(shí)，壓差的存在對(duì)傳質(zhì)幾乎無(wú)影響，當(dāng)ΔP>01 MPa時(shí)，有利于傳質(zhì)但同時(shí)存在膜的致密化問題，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；該過程水通量為0.22 L/m<'2>s，不利于實(shí)際運(yùn)行中苯酚的回收。 (3)采用均質(zhì)硅橡膠膜卷繞式膜件，

6、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22g/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。 (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

7、，料液流量2.0 L/d、萃取液溫度323.2 K及pH值12.5～13.0的條件下，對(duì)于初始濃度1.1 g/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