工業(yè)廢水中重金屬離子的液膜傳輸分離研究.pdf

1、隨著工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，廢水的排放量日益增大，工業(yè)廢水成份復(fù)雜且含有大量可利用資源，其中重金屬離子以其自身的污染特點對環(huán)境造成的巨大危害而受到社會各界的高度重視。液膜分離技術(shù)具有傳質(zhì)速度快、選擇性好、分離效率高、操作簡便和易于實現(xiàn)自動化等特點，在分離和富集廢水中的金屬離子和有機(jī)污染物方面，展示了優(yōu)良的性能。液膜法處理工業(yè)廢水，可以實現(xiàn)資源回收與環(huán)境保護(hù)的雙重功效，因此，在工業(yè)快速發(fā)展與自然資源日益緊張的今天，開發(fā)高效節(jié)能且具有環(huán)境效益

2、和經(jīng)濟(jì)效益的液膜分離廢水處理技術(shù)勢在必行。 本論文通過不同液膜過程，主要研究了工業(yè)廢水中幾種金屬離子的液膜傳輸行為、分離富集和檢測方法，獲得了分離效率高、選擇性好的新液膜體系，同時通過傳質(zhì)過程分析，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，取得以下研究結(jié)果： 1、通過內(nèi)耦合大塊液膜體系，研究了Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)在PC-88A/CHCl<,3>大塊液膜體系中的傳輸行為，并探討了影響金屬離子遷移的各種因素。結(jié)果表明，以PC-88A

3、為載體，CHCl<,3>為膜溶劑的內(nèi)耦合大塊液膜體系對Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)具有顯著的遷移和富集作用，其最佳工藝條件如下：攪拌速度分別為300～400 r/min、350～400 r/min、300～350r/min；料液相pH分別為3.5～5.0、2.8～3.8、5.3～5.8；載體濃度分別為5.0～7.5％、5.0～6.25％、5.5～8.5％；反應(yīng)體系溫度分別為288～308 K、289～303 K、293～310 K

4、；解析試劑H<,2>SO<,4>濃度分別為2.0 mol/L、2.0 mol/L、2.5mol/L。在此工藝條件下，對含Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)電鍍廢水進(jìn)行處理，其遷移率均可達(dá)到99％以上，同時實現(xiàn)了三種金屬離子的分離與富集。 通過傳質(zhì)分析，證明料液相和解析相中的氫離子是金屬離子通過大塊液膜遷移的驅(qū)動力；遷移實驗表明金屬離子在大塊液膜中的遷移行為宏觀上具有連串反應(yīng)的動力學(xué)特征，推導(dǎo)出金屬離子通過大塊液膜遷移的速率方程、

5、R<,d>、R<,m>和R<,a>與準(zhǔn)一級表觀速率常數(shù)尼K<,1>和K<,2>的關(guān)系及金屬離子遷移的通量方程，獲得金屬離子通過大塊液膜遷移動力學(xué)參數(shù)k<,1>、k<,2>、t<'max><,m> 、J<,a>、J<,d>及反應(yīng)活化能，并通過實驗對動力學(xué)方程進(jìn)行了驗證。 2、采用TBP-Span80-液體石蠟-煤油乳化液膜體系對Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的傳輸行為進(jìn)行了研究，探討了影響金

6、屬離子遷移率的各種因素。結(jié)果表明，該體系對金屬離子Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)具有顯著的遷移和富集作用，獲得最佳遷移條件如下：Span80分別為7.0％、5.0％、6.0％、4.0％：液體石蠟分別為5.0％、4.0％、5.0％、4.0％；煤油分別為80％、84％、81％、83％；載體濃度分別為9.0％、7.0％、8.0％、9.0％：解析相H<,2>SO<,4>濃度分別2.0mol/L、1.0 mol/L、1.0 mol

7、/L、0.5 mol/L；Roi分別為1:1、1:1、1:1、1:1；Rew分別為1：4、1：5、1：5、1：5；料液相pH分別為4.0～4.5、3.5、3.5～4.0、4.5～5.3。 在此工藝條件下，對含Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)和Ni(Ⅱ)廢水進(jìn)行了處理，處理后的廢水可直接排放(金屬離子含量均低于1.0 mg/L)。同時對金屬離子在乳化液膜中的傳質(zhì)進(jìn)行了分析，并建立了相應(yīng)的傳輸動力學(xué)方程。 3、研究了N503-煤油支撐

8、液膜體系中Hg(Ⅱ)、Mo(Ⅵ)和W(Ⅵ)的傳輸行為。結(jié)果表明，膜浸透時間、攪拌速度、載體濃度、料液相pH、離子強度、反應(yīng)體系溫度、以及金屬離子起始濃度對金屬離子的遷移均產(chǎn)生影響，獲得了支撐液膜體系遷移Hg(Ⅱ)、Mo(Ⅵ)、w(Ⅵ)的工藝條件如下：膜浸透時間分別為80 min、60 min、70 min；攪拌速度分別為400～450 r/min、350～400 r/min、350～400 r/min；載體濃度分別為15～20％、20～

9、25％、25～30％；料液相pH分別為2.5～3.0、3.5～4.0、5.3～5.8；離子強度分別為0.4～0.8、0.3～0.6、0.3～0.6；反應(yīng)體系溫度分別為288～308 K、288～308 K、288～308 K；解析試劑濃度分別為0.3 mol/L(HCl)、0.25mol/L，(NaOH)、0.2 mol/L(NaOH)。 在此工藝條件下，對溶液中的Hg(Ⅱ)與Pb(Ⅱ)、Mo(Ⅵ)與w(Ⅵ)進(jìn)行了分離實驗，結(jié)果