支撑液膜传质机理与金属离子提取过程研究

摘要

支撑液膜分离技术综合了固体膜分离与溶剂萃取的特点，实现了萃取反应与反萃反应的“内耦合”，具有分离效率高、有机相用量少、无需添加表面活性剂、操作简单、易扩大规模化等优点。但同时由于支撑液膜的不稳定性，使用寿命尚较短，使其仍未实现大规模工业化应用。鉴于有关支撑液膜传质过程的理论研究仍不完善，本论文以铟离子在支撑液膜中的传质过程为研究对象，展开了以下几方面的研究:
　　1、本论文以铟的酸溶液-磷酸二异辛酯/煤油-盐酸为研究体系，系统的对中空纤维支撑液膜的传质过程进行了分析。计算结果显示知铟离子在料液相中的扩散系数为2.48×10-9m2/s，铟离子在反萃相中的扩散系数为1.46×10-9m2/s，铟离子与萃取剂的缔合物在液膜有机相中的扩散系数为1.93×10-10m2/s。传质关联式计算结果显示铟离子在料液相边界层中传质系数为2.53×10-5m/s，铟离子在反萃相边界层中传质系数为2.61×10-6m/s，铟离子与萃取剂的缔合物在液膜有机相中的传质系数为5.15×10-7m/s，由此可知铟离子与萃取剂的缔合物在液膜有机相中的传质系数最小，即传质阻力最大，是整个传质过程的速率控制步骤。
　　2、根据各分相的传质关联式以及料液侧的质量守恒，给出了中空纤维支撑液膜系统的传质模型，并以不同管程料液线性流速、不同料液初始浓度、不同中空纤维膜壁厚条件下的系统实验数据对模型理论计算值进行了验证，结果显示二者数值相接近，即说明此模型可以很好的描述本论文中的支撑液膜系统。
　　此外，为下一步以中空纤维支撑液膜法处理含高浓度六价铬碱性废水的有序开展进行了初步研究，本论文中以溶剂萃取实验确立了萃取与反萃体系的构成和最佳反应条件，最终实现萃取率99.9％及反萃率94.6％的处理效果。

目录

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摘要

第一章 文献综述

1．1 液膜技术概况

1．1．1 液膜技术发展概述

1．1．2 液膜的基本类型

1．2 支撑液膜技术原理

1．3 支撑液膜技术基础理论研究进展

1．3．1 化学热力学研究

1．3．2 动力学研究

1．4 支撑液膜技术的应用研究

1．4．1 膜液中载体(萃取剂)的选择

1．4．2 支撑液膜法处理Cr(Ⅵ)常用萃取与反萃体系

1．5 本课题的主要研究内容

第二章 中空纤维支撑液膜技术传质模型

第三章 实验材料与方法

3．1 实验仪器材料和药品

3．1．1 实验药品

3．1．2 实验仪器

3．1．3 PVDF中空纤维膜及膜组件参数

3．2 溶剂萃取六价铬实验方法

3．2．1 溶剂萃取方法

3．2．2 六价铬浓度的测定

3．3 中空纤维支撑液膜-超滤耦合系统实验

3．3．1 铟标准曲线的绘制

3．3．2 中空纤维支撑液膜-超滤耦合系统实验流程

第四章 中空纤维支撑液膜提铟过程传质效率模型验证与预测

4．1 不同管程流速条件下的提铟效率模型验证

4．2 不同初始浓度条件下的提铟效率模型验证

4．3 不同中空纤维膜壁厚条件下的提铟效率模型验证

4．4 中空纤维支撑液膜提铟过程传质效率的理论预测

4．4．1 不同中空纤维膜壁厚条件下提铟效率理论预测

4．4．2 不同料液初始浓度与不同管程流速条件下提铟效率理论预测

第五章 Cr(Ⅵ)萃取与反萃体系的实验比选

5．1 料液pH值与硫酸根离子对萃取率的影响

5．2 萃取体系中Aliquat336与煤油体积比对萃取率的影响

5．3 Aliquat336浓度对萃取率的影响

5．4 NaOH浓度及其复配组成对Or(Ⅵ)反萃率的影响

5．5 不同pH值条件下NaCl溶液对反萃率的影响

第六章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢