离子液体支撑液膜处理含氰废水研究

摘要

氰化物具有很好的络合能力，因此广泛应用于化工生产中。然而氰化物是剧毒物质，对人体及生态环境有毒害作用，可使细胞失去活性，引起组织窒息，因此氰化废水的处理在环境保护中受到普遍重视。离子液体是一种新型绿色溶剂，具有化学稳定性好、不易挥发、离子迁移率高等特性，可代替传统有机试剂作为膜溶液制备离子液体支撑液膜，用于处理含氰废水。针对某黄金冶炼厂含氰废水治理难题，本论文通过在聚偏氟乙烯基膜（PVDF）中填充室温离子液体（1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐，[Bmim]PF6）制备“填充型”离子液体支撑液膜（SILMs），研究了含氰废水在离子液体支撑液膜中的传输分离过程，考察了膜浸泡时间、原料液中总氰初始浓度、原料液pH、解析相NaOH浓度、反应温度对总氰传输的影响，确定总氰传输过程最优条件。考察不同实验条件下的渗透系数及原料液中总氰浓度变化，研究了萃取条件对传输效率的影响规律。采用电化学阻抗谱法（EIS）实时监测和分析总氰传质过程中膜液流失行为，研究离子液体支撑液膜在应用中的稳定性。
　　（1）以聚偏氟乙烯膜为支撑基膜，煤油为膜溶剂，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐为离子液体，采用浸渍法制备填充型离子液体支撑液膜，通过计算考察了不同离子液体支撑液膜的膜固容量及膜损失率，通过扫描电子显微镜（SEM）、接触角（CA）等表征方法考察了膜表面及断面形态、膜润湿性等性能，从而制备性能较好的离子液体支撑液膜。
　　（2）考察膜浸泡时间、原料液中总氰初始浓度、原料液pH、解析相NaOH浓度及反应温度对总氰传输的影响。得到了不同实验条件下的总氰去除率。最优的传输分离条件为：膜浸泡时间为1h、原料液浓度为312.24mg/L、原料液pH为4、解析相NaOH溶液浓度为3％及反应温度为25℃。在最优实验条件下，总氰去除率可达95.31%，萃取效率良好。
　　（3）考察了膜浸泡时间、原料液浓度、原料液pH、解析相NaOH浓度及反应温度对总氰传输的影响。得到了不同实验条件下的渗透系数及原料液中总氰浓度变化，从而确定不同反应时间下总氰的传输速率。
　　（4）建立了交流阻抗法研究离子液体支撑液膜稳定性的方法。通过测定体系电阻或电容的变化，可实时连续地监测离子液体支撑液膜中膜液流失情况，进而说明了液膜的稳定性。传质过程中，膜孔中膜液不断流失，其电阻值也不断降低，膜液流失到相邻水相中则溶液电阻不断增加。膜液损失初始阶段，由于支撑液膜表面的离子液体很容易在搅拌条件下脱落，因而流失速度较快；达到中间阶段，膜孔中已有大部分离子液体流失，膜电阻值大幅度降低；当达到穿透阶段，膜孔中的离子液体几乎全部流失，水相溶液浸入膜孔，支撑基体被穿透，即支撑液膜失效。因此，采用交流阻抗谱法可较好地实时监测离子液体支撑液膜的状态，进而表示膜液流失过程。

目录

1 绪论

1.1含氰废水处理方法

1.2离子液体支撑液膜分离技术

1.3 研究意义与内容

2 离子液体支撑液膜制备及性能表征

2.1实验试剂

2.2 离子液体支撑液膜制备

2.3离子液体支撑液膜性能表征

2.4本章小结

3 总氰在离子液体支撑液膜中的传输研究

3.1 实验试剂与仪器

3.2实验装置及步骤

3.3结果与讨论

3.4本章小结

4 总氰在离子液体支撑液膜中的动力学传质过程

4.1实验部分

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

5 交流阻抗法研究处理含氰废水SILMs不稳定行为

5.1实验仪器与试剂

5.2 实验原理

5.3实验方法

5.4 结果与讨论

5.5 本章小结

6 结论与建议

6.1结论

6.2 建议

参考文献

致谢

附录 攻读硕士期间发表的论文