中空纖維支撐液膜去除水中氨氮的傳質(zhì)特征研究.pdf

1、氨氮是水體中一種常見的污染物,由于氨氮廢水的類型較多,使得對(duì)氨氮廢水的處理難度增大。常見的氨氮處理技術(shù)雖然種類很多,但均存在一些缺陷。因此,對(duì)新技術(shù)的研究是十分必要的。本文首先通過(guò)在適當(dāng)條件下氨氮料液和油相的攪拌實(shí)驗(yàn),研究了氨氮在水中的兩種形態(tài)—NH4+和NH3在油相和水相中的分配系數(shù),考察了不同濃度的NH4+和NH3以及料液pH對(duì)分配系數(shù)的影響。通過(guò)液液萃取實(shí)驗(yàn),考察以二(2-乙基己基)磷酸(簡(jiǎn)稱 D2EHPA)為萃取劑,不同條件對(duì)氨

2、氮的萃取效果的影響以及對(duì)不同濃度氨氮溶液的萃取。
　　在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了以聚丙烯中空纖維膜為支撐體,D2EHPA為載體,H2SO4為反萃劑的中空纖維支撐液膜體系。通過(guò)中空纖維支撐液膜的傳質(zhì)實(shí)驗(yàn),以去除率為指標(biāo),考察料液pH值,載體濃度、反萃劑濃度、填裝因子、料液和反萃液的流速對(duì)傳質(zhì)效果的影響,研究了D2EHPA-煤油-H2SO4體系對(duì)不同濃度氨氮料液的傳質(zhì)效果。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn),分析了影響氨氮傳質(zhì)速率降低的主要因素,并對(duì)氨氮在中空纖維液

3、膜中的傳質(zhì)機(jī)理進(jìn)行了探討。主要得到的結(jié)論如下:
　　(1)氨氮分配系數(shù)KP隨料液濃度增加而增大;分配系數(shù)KP隨料液pH升高而增大。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到NH3和NH4+在水相中的平衡濃度與分配系數(shù)的關(guān)系式;在料液氨氮濃度相同的條件下,NH3在油水兩相中的分配系數(shù)遠(yuǎn)大于NH4+。
　　(2)在液-液萃取過(guò)程中,萃取率隨料液pH升高而增大,隨載體濃度增大而增大;料液中氨氮初始濃度降低,萃取率隨之下降。
　　(3)采用去除率表

4、征中空纖維支撐液膜(HFSLM)對(duì)氨氮的傳質(zhì)效果,去除率隨料液初始pH升高而增大,隨液膜中載體濃度增加而增大,隨反萃劑濃度上升而增大。氨氮去除率隨組件填充密度增加而增大,當(dāng)膜組件中膜絲填裝數(shù)量過(guò)多時(shí),傳質(zhì)效果降低,對(duì)氨氮的去除率下降。雖然提高料液流速可增大氨氮傳質(zhì)速率,但過(guò)高的料液流速會(huì)降低液膜穩(wěn)定性。當(dāng)反萃劑濃度較高時(shí),增大反萃劑流速對(duì)傳質(zhì)效果影響不大。
　　(4)去除率隨氨氮料液初始濃度減小而下降,D2EHPA-煤油-H2SO

5、4體系對(duì)氨氮的傳質(zhì)能力隨氨氮濃度降低而下降。傳質(zhì)速率降低的主要因素是隨傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行料液pH值下降,通過(guò)調(diào)節(jié)料液pH可調(diào)控和提高氨氮的去除和傳質(zhì)效果。
　　(5)在實(shí)驗(yàn)設(shè)定的條件下,當(dāng)料液pH小于9時(shí),D2EHPA-煤油-H2SO4支撐液膜體系對(duì)氨氮的萃取過(guò)程主要以NH4+與載體的絡(luò)合為主;當(dāng)料液pH大于10時(shí),料液中氨氮進(jìn)入液膜的方式主要以 NH3與載體絡(luò)合和氨分子的滲透作用為主;反萃過(guò)程主要以質(zhì)子交換為主。
　　(6)采用