纳滤与泡沫分离集成回收废水中全氟辛酸铵的研究

摘要

全氟辛酸铵(ammonium periluorooctanoate,简称APFO)是一种性能独特,价格昂贵的氟表面活性剂,有着广泛的用途,然而它对动物和环境的污染严重,已引起人们的高度关注.为了减少污染,同时回收高价值的APFO,本文提出了纳滤与泡沫分离集成回收废水中低浓度APFO的新方法,并进行了实验研究. 通过泡沫分离实验,研究了气体流量、进料流量、进料浓度、pH值、泡沫层高度与清液层高度之比对泡沫分离效果(增浓比和去除率)的影响.研究得到了适宜的操作条件范围,在该范围内进行泡沫分离时操作稳定、传质效果较佳,泡沫液中APFO的浓度被大幅度提高,但去除率和回收率都较低. 纳滤实验表明,纳滤膜对APFO的截留率高(90﹪左右),而且透水通量大,能快速浓缩低浓度的APFO废水,适合于与泡沫分离集成来处理废水,提高APFO的回收率,同时使处理后的废水中APFO的含量大幅度降低. 采用纳滤与泡沫分离集成工艺,在最佳操作条件:进料浓度C<,f>=400mg/L,气体空塔速度v=0.06m/s,液体空塔速度u=8.6x10<'-3>m/s,泡沫层高度与清液层高度之比H<,b>/H<,1>=1.0,pH=5,纳滤操作压力0.5MPa下进行了APFO的回收实验,结果表明:泡沫液中APFO的浓度被提浓了9.2倍,达4152mg/L;而纳滤透过液中APFO的浓度则低至35mg/L,去除率高达92﹪,回收率为88.9﹪.同时,技术经济评价表明集成工艺具有显著的经济效益. 纳滤与泡沫分离集成回收废水中APFO的工艺具有回收率高、设备简单、节能、环保、易于工业放大等优点,尤其适用于低浓度废水的处理,具有广阔的应用前景.

目录

文摘

英文文摘

引言

第一章文献综述

1.1 APFO概述

1.1.1全氟辛酸的物化性质

1.1.2 APFO的制备方法

1.1.3 APFO的毒性研究

1.2 APFO回收的研究进展

1.2.1吸附除杂、真空精馏浓缩法

1.2.2直接酸化法

1.2.3金属盐沉淀法

1.2.4阴离子树脂吸附、洗脱法

1.2.5纳滤浓缩法

1.2.6泡沫分离法

1.3纳滤浓缩与泡沫分离集成法的提出

1.4纳滤技术的研究及应用

1.4.1纳滤分离的机理

1.4.2纳滤装置

1.4.3影响纳滤分离性能的因素

1.4.4纳滤技术在水处理中的应用

1.5泡沫分离的研究及应用

1.5.1泡沫分离的机理

1.5.2泡沫分离设备

1.5.3影响泡沫分离效果的因素

1.5.4泡沫分离在水处理中的应用

1.6本文研究内容

第二章实验研究

2.1实验试剂与仪器

2.1.1实验试剂

2.1.2实验仪器

2.2实验操作

2.2.1 APFO浓度分析

2.2.2表面张力测试实验

2.2.3电导率法测试APFO的CMC

2.2.4泡沫分离实验

2.2.5纳滤分离实验

2.2.6纳滤与泡沫分离集成实验

第三章泡沫分离实验结果与讨论

3.1表面活性研究结果

3.2正交实验结果

3.3操作参数对泡沫分离效果的影响

3.3.1料液浓度对泡沫分离的影响

3.3.2气体流量对泡沫分离的影响

3.3.3料液流量对泡沫分离的影响

3.3.4泡沫层高度对泡沫分离的影响

3.3.5 pH值对泡沫分离的影响

3.4本章小结

3.5回收方案改进

第四章纳滤浓缩实验结果与分析

4.1纳滤膜稳定性测试

4.2操作参数对纳滤分离的影响

4.2.1料液浓度对纳滤分离性能的影响

4.2.2操作压力对纳滤分离性能的影响

4.2.3 pH值对纳滤分离性能的影响

4.2.4离子强度对纳滤分离性能的影响

4.3纳滤膜污染的防治

4.3.1纳滤膜污染的成因分析

4.3.2纳滤膜污染的判定

4.3.3纳滤膜污染的防治

4.4本章小结

第五章纳滤与泡沫分离集成实验结果与分析

5.1废水的预处理

5.2纳滤与泡沫分离集成的回收效果

5.2.1集成工艺的增浓比和去除率

5.2.2集成工艺的回收率

5.3技术经济评价

5.4本章小结

第六章结论

参考文献

致谢