乳状液膜法去除水中微量Cr（Ⅵ）及数学模型的研究

摘要

稀溶液中微量组分的分离引起了学术界的高度重视，许多有价值的物质常常以低浓度存在，而且环境保护要求工业排放废水中重金属离子、有机物等有害物质的浓度降低到非常低的浓度范围，有的甚至达ppm级。这从提取和净化的角度都对微量组分的分离提出了挑战，然而传统分离方法如：萃取法、混凝法、氧化还原法以及离子交换树脂法，都无法解决稀溶液中微量组分的分离问题。乳状液膜分离技术是一种模拟生物细胞的富集功能的新型分离技术，综合运用生物化学、物理化学和有机化学等相关理论而发展的。其集萃取和反萃取于一身，具有传质速率高、选择性好、分离效率高、能耗低以及膜相能够重复利用等优点，为稀溶液中微量组分的分离提供了新途径。然而，也存在一些缺点，到目前还没有得到妥善解决，如液膜不稳定，膜相容易挥发，数学模型不能完全模拟分离过程。 本文对乳状液膜分离技术去除水中的微量Cr(Ⅵ)进行了研究，考察了表面活性剂用量、内相pH值、外相pH值、温度、乳水比、单一表面活性剂以及复合表面活性剂等操作参数对分离效果的影响。结果表明，去除Cr(Ⅵ)的最佳操作条件为：表面活性剂用量(体积)为5﹪，复合表面活性剂的配比(Span80与油酸的体积比)为7∶1，温度在16～20℃之间，内相pH值12.80～13.15之间，外相pH值为1.0，乳水比(Rew)为1∶4。经处理后，水中Cr(Ⅵ)的浓度可以降低到0.35mg/L，低于国家污水排放标准(Cr(Ⅵ)浓度为0.5mg/L)，其去除率可以达到96﹪以上。 在此基础上，研究了温度对乳状液膜法去除的影响。结果表明：环境温度在30℃以上的高温情况下，传质过程无法得到好的去除效果；但是可以在不高于16℃的低温下制乳，在环境温度下传质则能得到比较好的去除效果。 利用双模模型来模拟实验，并对乳状液膜分离水中微量Cr(Ⅵ)的机理进行了探讨，结果表明，实验的传质阻力主要集中在膜相，因此加入载体和适当增加载体浓度，在保持液膜稳定的前提下减少乳滴内扩散层厚度，都能增大传质系数，提高传质速率。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学位论文原创性声明

第1章绪论

第2章乳状液膜分离技术的基本理论

第3章实验部分

第4章数学模型

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢