基于可逆或不可逆吸收的中空纤维气态膜法海水提溴

摘要

中空纤维气态膜法提溴过程具有比表面积大、传质速率高、能耗低、占地面积小、操作简便等优势，然而，膜是限制其工业化应用的关键。气态膜法提取溴素所用微孔疏水膜必须具有抗氧化性和耐酸碱的能力。相较于聚丙烯，聚四氟乙烯（PTFE）具有更强的疏水性、具有更好的耐氧化和酸碱腐蚀能力，是气态膜提溴的理想膜材料。本文采用PTFE中空纤维膜组件，分别进行了基于不可逆吸收（NaOH用作吸收剂）以及可逆吸收（NaBr用作吸收剂）的气态膜提溴实验。　　采用NaOH做吸收剂的实验结果表明：海水或卤水中氯离子是影响气态膜提溴的关键因素之一，由于氯离子与游离态溴的缔合作用，较高的氯离子浓度会降低气态膜法提溴过程的传质速率。温度对传质系数和溴提取率有较大影响，提高温度可以提高传质速率；而原料液初始溴浓度、原料液流速以及吸收液浓度和流速对传质速率影响不大。在持续运行的三个月内，PTFE中空纤维膜组件展现出良好的传质稳定性。　　由于溴离子与分子态溴有较强的缔合作用，因此考虑NaBr做为气态膜提溴的吸收剂。结果表明：NaBr 用作气态膜提溴的吸收剂是可行的，且溴素可以被浓缩 14 倍以上。在影响气态膜传质的操作因素中，温度和 NaBr 浓度对传质速率有较大影响，吸收液中初始溴浓度、吸收液流速和料液流速对传质速率有略微的影响，而料液初始溴浓度对质量传递过程几乎没有影响。吸收完成液经过精馏后，从塔顶可以得到80%以上的高浓溴水，塔底可以得到再生的溴化钠吸收液。　　建立了数理模型来分别描述NaOH和NaBr用作吸收剂时的传质过程，并考虑了氯离子与溴素缔合作用对传质的影响。本研究为气态膜法提溴的工业化应用提供了实验数据和奠定了理论基础。

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