基于非離子型表面活性劑的新型濁點萃取的研究.pdf

1、隨著環(huán)保意識的增加，有關(guān)以多環(huán)芳烴(Polycyclicaromatichydrocarbons，PAHs)為代表的水中低濃度污染物的分離與預(yù)濃縮研究逐漸成為人們關(guān)心的熱點。但傳統(tǒng)的分離方法面對這些通常以ppm，甚至ppb級濃度出現(xiàn)的痕量(trace-level)危險物質(zhì)時，分離性能往往較低，且具有較高的能耗和處理成本。濁點萃取(CloudPointExtraction，CPE)作為一種近年來新興的分離方法具有低成本、高效率、綠色環(huán)保的

2、特點，且已被證明對多種痕量物質(zhì)具有高效的分離性能，因此應(yīng)用于水處理將成為其進一步發(fā)展的重要方向。然而，在將它由實驗室試管級操作放大成為一種面向較大體積的水處理方法后，卻表現(xiàn)出十分低的分離性能。 本文針對傳統(tǒng)CPE中因使用性能不佳的傳統(tǒng)非離子型表面活性劑所帶來的巨大的表面活性劑富集相水含量、基于處理能力十分有限的離心操作的相分離過程和效率低下的反萃取過程等關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)中存在的瓶頸，進行了較為深入的研究。通過開發(fā)新工藝而實現(xiàn)了CPE

3、在連續(xù)水處理中的高效率應(yīng)用，并擴大了其可分離物質(zhì)范圍。首先分析了表面活性劑結(jié)構(gòu)與水含量的影響后，對CPE中所使用的表面活性劑進行了重新選擇。通過使用具有柔性主鏈結(jié)構(gòu)的聚醚型有機硅表面活性劑作為萃取介質(zhì)，形成了更疏水、結(jié)構(gòu)更緊密的膠束結(jié)構(gòu)，獲得了較傳統(tǒng)非離子型表面活性劑明顯更低的表面活性劑富集相水含量和體積。同時，該表面活性劑對較寬濃度范圍內(nèi)的PAHs可獲得近100％的萃取率，且基于其更低的表面活性劑富集相體積，對應(yīng)的表面活性劑富集相中P

4、AHs濃度可高達700mg/L至800mg/L，而獲得了迄今文獻報道最高的PAHs濃縮因子(30-40)和較高的分配系數(shù)(2.5-2.9(Log(Kd)))。 而后，通過向CPE過程分別引入超聲波作用和攪拌操作來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的處理能力有限的離心操作，開發(fā)了兩種可適用于大體積水處理和連續(xù)操作的新型CPE工藝：超聲波輔助濁點萃取(Us-CPE)和攪拌輔助濁點萃取(S-CPE)。結(jié)合選擇適合的表面活性劑，兩種新型CPE過程與傳統(tǒng)的離心操作

5、相比，在同等表面活性劑濃度下，均可獲得更低的表面活性劑富集相水含量、速度相當或更快的相分離過程，同時在PAHs模擬廢水處理中可獲得更高的分配系數(shù)。而后，使用恒流泵和特制的萃取塔，成功對兩種新型CPE技術(shù)進行了中試規(guī)模試驗，并應(yīng)用于低濃度PAHs廢水的連續(xù)處理中。兩連續(xù)過程均可在較短的時間內(nèi)達到穩(wěn)定狀態(tài)，并在大多數(shù)實際PAHs廢水的濃度范圍內(nèi)(＜20mg/L)，均可獲得與間歇操作相當、甚至更佳的萃取性能，且萃取性能隨著萃取塔容積的增加而上

6、升。 同時，基于反膠束技術(shù)開發(fā)了適用于連續(xù)CPE處理過程的新型CPE反萃取工藝。與傳統(tǒng)的基于液液萃取的反萃取技術(shù)相比，避免了高能耗輔助工藝(如超聲波、微波)的使用，同時可為表面活性劑和被萃取物均提供了近100％的回收率。 最后，通過將濁點萃取技術(shù)和絡(luò)合萃取相結(jié)合，成功將CPE技術(shù)拓展至以醋酸為代表的親水性有機酸的分離中。新工藝使用膠束溶液代替?zhèn)鹘y(tǒng)絡(luò)合萃取中的有機稀釋劑，以增容絡(luò)合劑與醋酸形成的絡(luò)合物，而后結(jié)合CPE的相分