運用液膜法萃取含酚廢水技術研究

1、<p>　　運用液膜法萃取含酚廢水技術研究</p><p>　　酚（phenol），通式為ArOH，是芳香烴環(huán)上的氫被羥基（-OH）取代的一類芳香族化合物。最簡單的酚為苯酚。酚上的羥基具有弱酸性，酸性比醇羥基強。酚易被氧化，在空氣中無色的晶體酚易被氧化為紅色或粉紅色的醌。酚類化合物（苯酚及其衍生物）主要來源于煤化工、石油化工、制藥廠、苯酚生產及酚醛樹脂生產廠等，是一種原生質高毒物質，對一切生物個體都有毒

2、害作用，可通過皮膚、粘膜、口腔進入生物體內，與細胞原漿中的蛋白質接觸后形成不溶性蛋白質而使細胞失去活性，尤其對神經系統(tǒng)有較大的親和力，使神經系統(tǒng)發(fā)生病變。酚是工業(yè)廢水中常見的高毒性、難降解有機物，不但危害人體健康安全，而且嚴重破壞自然生態(tài)平衡，造成嚴重的環(huán)境污染。因此，含酚廢水的防治引起世界各國的普遍重視，包括中國在內的許多國家已經將其列入重點控制的污染物名單之中 </p><p>　　液膜萃取是近代發(fā)現(xiàn)的一種新

3、的萃取方法， 其實質是選用難溶于水的油類（ 如煤油） 制成性能穩(wěn)定的油包水乳液， 外水相中的溶質（ 如苯酚） 進入油膜后， 立即透過膜與內水相的溶質（ 如氫氧化鈉） 發(fā)生反應（ 生成酚鈉） ， 從而去除水相中的污染物（ 苯酚）。因此， 液膜萃取實際上是用煤油從廢水中脫除苯酚， 再用氫氧化鈉溶液從煤油液膜中把苯酚反萃出來， 萃取和反萃取一步操作完成。本研究應用液膜萃取法處理了含酚工業(yè)廢水 </p><p><

4、b>　　一、液膜分離原理 </b></p><p>　　液膜分離又叫液膜萃取， 屬于膜分離技術的一種， 它是利用表面活性劑與煤油制成的液體膜進行萃取與反萃取， 從而達到分離與濃縮目的。它包括3 個主要步驟： 制乳、混合傳質與破乳。將含有表面活性劑的煤油與一定濃度的NaOH 水溶液， 經過高強度剪切分散， 形成油包水型的乳化液 </p><p>　　在混合傳質設備中， 將制

5、得的乳液分散在需處理的含酚廢水中， 通過外加動力， 讓廢水與乳液充分接觸。內水相為 NaOH 水溶液小球， 外水相為含酚廢水， 中間由煤油與表面活性劑形成的液膜隔開， 乳液在廢水中分散情況。 </p><p>　　廢水中的酚易溶于煤油， 擴散進入內水相后與NaOH 反應， 生成酚鈉。酚鈉不溶于煤油， 不能通過煤油液膜返回外水相（ 含酚廢水） 。于是廢水中的酚可連續(xù)不斷地通過液膜進入內水相， 以酚鈉的形式富集在內水

6、相中， 從而達到從廢水中除去酚的目的。 </p><p>　　完成混合傳質的乳液進入破乳設備， 通過高壓靜電破乳， 分成油相（ 煤油+ 表面活性劑） 與水相（ NaOH+ 酚鈉水溶液）。油相收集可再循環(huán)利用； 富含酚鈉的水相， 如酚具備回收利用價值， 可經過再處理回收酚； 若不具備利用價值， 可將水相打入焚燒爐焚燒 </p><p>　　二、液膜法萃取含酚廢水實驗 </p>

7、<p>　　1.試劑與材料煤油（市售）；Span-80（化學純）；氫氧化鈉（分析純）；液體石蠟（化學純）；二異丙醚（化學純）；MIBK（化學純）；其它試劑均為分析純.煤氣化含酚廢水：總酚5110mg/L，其中單元酚含量3530mg/L；COD17230mg/L. </p><p>　　2.儀器與設備剪切乳化攪拌機（上海標本模型廠），數顯測速儀，Zetasizer Nano S90粒度分析儀等。 <

8、/p><p>　　三、液膜工藝條件及方法 </p><p>　　1.制乳將Span-80液體石蠟和煤油按一定比例混合，在攪拌速度100r/min下攪拌5min，然后加入一定濃度的氫氧化鈉溶液，將攪拌速度提高到5000r/min，乳化20min，制成穩(wěn)定的乳狀液。 </p><p>　　2.液膜萃取取一定量的廢水，用鹽酸調pH，用500mL燒杯做乳液和廢水的接觸器，在電動

9、攪拌器攪拌下混合10min，進行液膜萃取。 </p><p>　　3.靜置分層將萃取完的乳液和廢水移入分液漏斗中，靜置分層30min。 </p><p>　　4.溶劑萃取工藝條件與方法將水樣用鹽酸調好pH，溶劑與水按1：2體積比進行三級錯流萃取，操作溫度為室溫.萃取后，將萃余液在微沸狀態(tài)下蒸發(fā)掉5%的液量，以脫除溶解的萃取劑，然后用蒸餾水補足蒸發(fā)失去的水量，最后進行分析測定。 </p

10、><p><b>　　5.分析方法 </b></p><p>　　總酚測定采用直接溴化法，COD測定用重鉻酸鉀法GB11914-89. </p><p><b>　　四、結果與討論 </b></p><p>　　1.表面活性劑用量對除酚的影響 </p><p>　　由圖 1a可以

11、看出，當表面活性劑的用量為 1%時 ，除酚率低，曲線后段向下彎曲， 表明乳液損失較大 ，表面活性劑用量不足 ；當表面活性劑用量為 3%-5%時 ，除酚率較高 ；當用量為7%時 ，除酚率下降， 這是由于表面活性劑用量過多，油膜粘度過大，遷移速率降低所致 。由圖可見，當表面活性劑用量為 3%-5%， 處理10-20min可得到較高除酚率。 </p><p>　　圖 1a表面活性劑用量對除酚率的影響 圖1b NaOH濃

12、度對除酚率的影響 </p><p>　　2.NaOH濃度對除酚的影響 </p><p>　　足夠濃度的NaOH溶液能保證內水相酚濃度趨于零， 有利于高效除酚 。對于高濃度含酚廢水的處理 ，增大乳水比雖然可保證較高的除酚率 ，但從乳液的回收及循環(huán)使用考慮 ， 在保證液膜穩(wěn)定性的前提下 ，提高內相NaOH的濃度在經濟上更為合理 。圖1b表明 ， 內相 NaOH濃度在5-10%時 ， 均可取得滿

13、意的處理效果。 </p><p>　　3.油內比（ Ro i） 的影響 </p><p>　　油內比是制備乳狀液時油相與水相的體積比. Span-80 含量為3 % ， 其余條件同上述第二點， 改變油內比， 以確定其最佳值. 實驗結果如下。 </p><p>　　由上數據得知： Roi 為 1：1 時， 除酚效果最佳。 </p><p>&l

14、t;b>　　五、結論 </b></p><p>　　液膜萃取技術是一項多學科交叉結合的技術，能夠將反應和分離集為一體，從而實現(xiàn)高效、快速的分離 。本文通過液膜法處理含酚廢水的研究發(fā)現(xiàn)，利用該法處理含酚廢水，能滿足生化處理對煤氣化含酚廢水的處理要求，具有潛在的社會和經濟效益 ，同時本研究也為進一步進行中試研究提供了理論及數據依據。 </p><p><b>　　參