运用液膜法萃取含酚废水技术研究

运用液膜萃取含酚废水技术研究
酚(phenol),通式为ArOH,是芳香烃环上的氢被羟基(-OH)取代的一类芳香族化合物。最简单的酚为苯酚。酚上的羟基具有弱酸性,酸性比醇羟基强。酚易被氧化,在空气中无的晶体酚易被氧化为红或粉红的醌。酚类化合物(苯酚及其衍生物)主要来源于煤化工、石油化工、制药厂、苯酚生产及酚醛树脂生产厂等,是一种原生质高毒物质,对一切生物个体都有毒害作用,可通过皮肤、粘膜、口腔进入生物体内,与细胞原浆中的蛋白质接触后形成不溶性蛋白质而使细胞失去活性,尤其对神经系统有较大的亲和力,使神经系统发生病变。酚是工业废水中常见的高毒性、难降解有机物,不但危害人体健康安全,而且严重破坏自然生态平衡,造成严重的环境污染。因此,含酚废水的防治引起世界各国的普遍重视,包括中国在内的许多国家已经将其列入重点控制的污染物名单之中
液膜萃取是近代发现的一种新的萃取方法, 其实质是选用难溶于水的油类( 如煤油) 制成性能稳定的油包水乳液, 外水相中的溶质( 如苯酚) 进入油膜后, 立即透过膜与内水相的溶质( 如氢氧化钠) 发生反应(赌码 生成酚钠) 从而去除水相中的污染物( 苯酚)。因此, 液膜萃取实际上是用煤油从废水中脱除苯酚, 再用氢氧化钠溶液从煤油液膜中把苯酚反萃出来, 萃取和反萃取一步操作完成。本研究应用液膜萃取法处理了含酚工业废水
一、液膜分离原理
液膜分离又叫液膜萃取, 属于膜分离技术的一种, 它是利用表面活性剂与煤油制成的液体膜进行萃取与反萃取, 从而达到分离与浓缩目的。它包括3 个主要步骤: 制乳、混合传质与破乳。将含有表面活性剂的煤油与一定浓度的NaOH 水溶液, 经过高强度剪切分散, 形成油包水型的乳化液
在混合传质设备中, 将制得的乳液分散在需处理的含酚废水中, 通过外加动力, 让废水与乳液充分接触。内水相为 NaOH 水溶液小球, 外水相为含酚废水, 中间由煤油与表面活性剂形成的液膜隔开, 乳液在废水中分散情况。
废水中的酚易溶于煤油, 扩散进入内水相后与NaOH 反应, 生成酚钠。酚钠不溶于煤油, 不能通过煤油液膜返回外水相( 含酚废水) 。于是废水中的酚可连续不断地通过液膜进入内水相, 以酚钠的形式富集在内水相中, 从而达到从废水中除去酚的目的。
完成混合传质的乳液进入破乳设备, 通过高压静电破乳, 分成油相(数字长城 煤油+ 表面活性剂) 与水相( NaOH+ 酚钠水溶液)。油相收集可再循环利用; 富含酚钠的水相, 如酚
具备回收利用价值, 可经过再处理回收酚; 若不具备利用价值, 可将水相打入焚烧炉焚烧
二、液膜法萃取含酚废水实验
1.试剂与材料煤油(市售);清分机Span-80(化学纯);氢氧化钠(分析纯);液体石蜡(化学纯);二异丙醚(化学纯);MIBK(化学纯);其它试剂均为分析纯.煤气化含酚废水:总酚5110mg/L,其中单元酚含量3530mg/LCOD17230mg/L.
2.仪器与设备剪切乳化搅拌机(上海标本模型厂),数显测速仪,Zetasizer Nano S90粒度分析仪等。
三、液膜工艺条件及方法
1.制乳将Span-80液体石蜡和煤油按一定比例混合,在搅拌速度100r/min下搅拌5min,然后加入一定浓度的氢氧化钠溶液,将搅拌速度提高到5000r/min,乳化20min,制成稳定的乳状液。
2.液膜萃取取一定量的废水,用盐酸调pH,用500mL烧杯做乳液和废水的接触器,在电动搅拌器搅拌下混合10min,进行液膜萃取。
3.静置分层将萃取完的乳液和废水移入分液漏斗中,静置分层30min
4.溶剂萃取工艺条件与方法将水样用盐酸调好pH,溶剂与水按12体积比进行三级错流萃取,操作温度为室温.萃取后,将萃余液在微沸状态下蒸发掉5%的液量,以脱除溶解的萃取剂,然后用蒸馏水补足蒸发失去的水量,最后进行分析测定。
5.分析方法
总酚测定采用直接溴化法,COD测定用重铬酸钾法GB11914-89.
四、结果与讨论
1.表面活性剂用量对除酚的影响
由图 1a可以看出,当表面活性剂的用量为 1% ,除酚率低,曲线后段向下弯曲, 表明乳液损失较大 ,表面活性剂用量不足 ;当表面活性剂用量为 3%-5% ,除酚率较高
当用量为7% ,除酚率下降, 这是由于表面活性剂用量过多,油膜粘度过大,迁移速率降低所致 。由图可见,当表面活性剂用量为 3%-5% 处理10-20min可得到较高除酚率。
1a表面活性剂用量对除酚率的影响 1b NaOH浓度对除酚率的影响
2.NaOH浓度对除酚的影响
足够浓度的NaOH溶液能保证内水相酚浓度趋于零, 有利于高效除酚 。对于高浓度含酚废水的处理 ,增大乳水比虽然可保证较高的除酚率 ,但从乳液的回收及循环使用考虑 血浆蛋白 在保证液膜稳定性的前提下 ,提高内相NaOH的浓度在经济上更为合理 。图1b表明 内相 NaOH浓度在5-10% 均可取得满意的处理效果。
3.油内比( Ro i 肌酸酐的影响
油内比是制备乳状液时油相与水相的体积比. Span-80 含量为3 % 其余条件同上述第二点, 改变油内比, 以确定其最佳值. 实验结果如下。
由上数据得知: Roi 11 时, 除酚效果最佳。
五、结论
液膜萃取技术是一项多学科交叉结合的技术,能够将反应和分离集为一体,从而实现高效、快速的分离全寿命周期 。本文通过液膜法处理含酚废水的研究发现,利用该法处理含酚废水,能满足生化处理对煤气化含酚废水的处理要求,具有潜在的社会和经济效益 ,同时本研究也为进一步进行中试研究提供了理论及数据依据。
参考文献
[1] 吴虹 .萃取法处理苯酚生产废水的研究 .化工环保,1991 111):7-15.
[2] 黄理纳 .炼油厂碱渣废水综合处理技术研究[D] .华南理工大学硕士学位论文 .1996.

本文发布于:2024-09-22 23:32:34,感谢您对本站的认可!

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