萃取法回收电镀废水中六价铬离子的研究

摘要

电镀是利用化学方法在金属或其它材料表面镀上各种金属，有“美容师”之称，但在其过程中产生的各种漂洗废水和废液导致电镀成为当今全球三大污染行业之一。电镀废水具有难降解、剧毒等特性。目前，传统的电镀行业废水处理方法虽然都已经有相当成熟的应用，但具有处理成本高、资源浪费、易造成二次污染等不足。面对日趋严重的环境污染问题，为实现电镀企业的可持续发展，就必须采取更高效的方法来处理电镀废水，基于此，本文研究了两种不同萃取法回收电镀废水中六价铬离子，以实现电镀废水的资源化利用。
　　 首先，本文分别采用磷酸三丁酯(TBP)、二(2-乙基己基)磷酸酯(D2EHPA)为载体，煤油、氯仿为稀释剂，通过对含铬电镀废水进行络合萃取技术处理研究，选择合适的萃取体系，最终确定萃取体系为70% D2EHPA+30%煤油，并研究载体的浓度、萃取时间、萃取比例、萃取温度等因素对萃取率的影响，并采用pH值摆动效应对负载有金属离子的有机相进行了反萃研究，以获得最佳操作条件。最后发现在常温(298K)下，平衡萃取时间为30min，对铬离子的萃取率几乎达到90%，采用反萃剂为0.2M盐酸进行反萃几乎达到100%的反萃。
　　 其次，在络合萃取法确定萃取体系和优化条件的基础上，采用反萃预分散式中空纤维支撑液膜技术(HFSLM-SD)处理电镀废水以降低有机溶剂的损失，并使萃取和反萃取过程实现同步、连续化操作。以常用的聚丙烯(PP)中空纤维膜为膜材料，二(2-乙基己基)磷酸酯(D2EHPA)为载体，以铬离子的电镀废水为研究对象，考察了反萃取剂种类和浓度、跨膜压差、体积流量、组件装填率等参数对萃取率的影响。当盐酸浓度为1.0M，跨膜压差为0.053MPa，原料液体积流量为4.0L/h，反萃取液体积流量为3.0L/h时，连续运行5小时，铬离子的萃取率可以达到96%以上。通过对该过程稳定性的研究，发现有机相能够稳定保持在支撑膜孔中，且铬离子萃取率基本不变。
　　 最后，在HFSLM-SD萃取电镀废水过程操作条件优化、稳定性的研究的基础上，分析HFSLM-SD萃取电镀废水传质过程。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

1.1 课题背景

1.1.1 电镀废水简介

1.1.2 电镀废水处理的国内外研究进展

1.2 络合萃取技术

1.2.1 络合萃取技术概述

1.2.2 络合萃取体系的确定

1.2.3 络合萃取过程的影响因素

1.2.4 络合萃取技术的应用

1.3 液膜分离技术

1.3.1 液膜的形状及分类

1.3.2 液膜的传质机理

1.3.3 液膜的特点

1.3.4 液膜的基本构型

1.3.5 液膜的稳定性

1.3.6 液膜的应用

1.3.7 新型液膜构型

1.4 研究意义、思路及内容

1.4.1 研究意义

1.4.2 研究思路

1.4.3 研究内容

第二章 络合萃取法处理含铬电镀废水

2.1 实验试剂、仪器与分析方法

2.1.1 实验试剂

2.1.2 实验仪器

2.1.3 分析方法

2.2 络合剂萃取金属离子原理、流程

2.2.1 实验原理

2.2.2 实验流程

2.3 操作条件对络合萃取金属离子的影响

2.3.1 萃取体系的考察

2.3.2 萃取时间的优化考察

2.3.3 萃取相比的优化考察

2.3.4 温度对络合萃取平衡的影响

2.3.5 络合萃取剂的再生

2.4 小结

第三章 反萃预分散式中空纤维支撑液膜技术处理含Cr6+电镀废水

3.1 实验仪器、试剂

3.1.1 实验仪器

3.1.2 实验试剂

3.2 HFSLM—SD萃取过程

3.3 HFSLM—SD萃取金属离子原理

3.4 HFSLM—SD处理铬离子的研究

3.4.1 支撑膜材料的选择

3.4.2 反萃取剂的选择

3.4.3 反萃剂浓度对萃取率的影响

3.4.4 膜有机相的确定

3.4.5 跨膜压差对萃取率的影响

3.4.6 体积流量对萃取率的影响

3.4.7 膜组件装填率对萃取率的影响

3.4.8 液膜反复运行稳定性的考评

3.5 小结

第四章 HFSLM—SD技术萃取金属铬离子传质过程分析

4.1 HFSLM—SD萃取铬离子过程传质过程原理

4.2 HFSLM—SD技术萃取离子过程模型

4.3 HFSLM—SD萃取铬离子过程传质过程模型求解

4.4 模型验证

4.5 小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录