膠團強化超濾增溶截留水中苯酚的效能機理與應(yīng)用研究.pdf

1、本論文針對膠團強化超濾技術(shù)增溶截留水中苯酚的效能機理及應(yīng)用基礎(chǔ)進行了研究。確定了以陽離子型表面活性劑十六烷基氯化吡啶為膠團生成源，采用卷式聚砜超濾膜進行超濾，系統(tǒng)研究了各控制參數(shù)對膠團強化超濾增溶截留苯酚效能的影響；對膠團強化超濾增溶截留苯酚的效能進行優(yōu)化，減少滲透液中苯酚和十六烷基氯化吡啶(CPC)的濃度，提高二者的濃縮比；通過核磁共振氫譜，分析探討苯酚在CPC膠團中的增溶機理和過程；使用化學(xué)沉淀法對截留液中苯酚和CPC的分離和回收進

2、行了初步的研究。 三種不同類型表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)、十六烷基氯化毗啶(CPC)和辛基酚聚氧乙烯(9)醚(Tritonx-100)中只有CPC對于苯酚有明顯的增溶效應(yīng)，因此后續(xù)研究都以CPC為膠團生成源進行。超濾膜的操作方式是抑制濃差極化現(xiàn)象的關(guān)鍵，對超濾的效能有重要影響，應(yīng)采取截留液回流的操作方式。采用兩種聚砜卷式超濾膜P6(MWCO為6000Dalton)和P10(MWCO為10000Dalton)和陽離子表面

3、活性劑十六烷基氯化吡啶(CPC)對苯酚進行膠團強化超濾，通過考察滲透通量、苯酚和CPC的截留和濃縮以及二者在膜上的吸附量的變化，研究了CPC和苯酚的濃度、超濾膜的截留分子量、截留液流量、膜操作壓力、進料液溫度和pH值對膠團強化超濾增溶截留苯酚效能的影響。為了提高CPC膠團強化超濾增溶截留苯酚的效能，添加SDS、Tritonx-100和電解質(zhì)(NaCl、Na2SO4和Na2CO3)與CPC進行復(fù)配，發(fā)現(xiàn)只有電解質(zhì)的效果較為理想，強弱順序為

4、Na2CO3>Na2SO4>NaCl。從表面張力、膠團粒徑和zeta電位著手，研究了電解質(zhì)對膠團自組裝性能的影響，揭示了電解質(zhì)增強CPC膠團強化超濾增溶截留水中苯酚效能的內(nèi)在原因。通過核磁共振氫譜，研究了CPC膠團增溶苯酚的過程和機理，發(fā)現(xiàn)苯酚是依靠與CPC膠團離子基頭上N+間的靜電吸引吸附在膠團表面，以及疏水內(nèi)核對苯基的疏水作用進行增溶，而且前者起主要作用，后者只是在苯酚濃度較大時有一定作用。而添加Na2CO3后會使吸附于膠團表面的苯

5、酚根離子沿著CPC膠團的碳氫鏈向內(nèi)核移動，但不會進入內(nèi)核，只是比未添加Na2CO3時更靠近CPC疏水內(nèi)核。采用化學(xué)沉淀法分離和回收截留液中的CPC和苯酚，分別針對無碳酸鈉和有碳酸鈉的情況進行了研究，發(fā)現(xiàn)分離和回收截留液中的CPC和苯酚效果不是非常理想，還需要尋找更為方便高效的方法。 本論文的研究結(jié)果表明，采用CPC和卷式聚砜超濾膜的膠團強化超濾技術(shù)可以快速有效地增溶截留水中的苯酚，在添加碳酸鈉的情況下，其效能能夠得到極大提升，

6、CPC和苯酚的截留率以及濃縮比得到明顯提高。研究中采用納米粒度zeta電位儀從膠團自組裝效能的角度揭示了碳酸鈉增強CPC膠團強化超濾增溶截留苯酚性能的原因；運用核磁共振氫譜，探討分析了苯酚在CPC膠團中增溶的過程和機理。本論文針對膠團強化超濾增溶截留水中苯酚過程中的參數(shù)控制、工藝優(yōu)化、CPC膠團增溶苯酚的過程及機理等關(guān)鍵問題進行了研究和探討，為實現(xiàn)膠團強化超濾技術(shù)在含酚廢水中處理中的應(yīng)用和推廣奠定基礎(chǔ)，具有較好的理論意義和實際應(yīng)用前景。