液膜分离法处理废水实验.doc

“液膜分离法处理废水实验” 实验报告 学生姓名： xxxxxxxx 班 级： 2010级工艺3班 学 号： 1043084xxx 实验组号： 三班第3组 同组姓名： xxxxxxxxxxxxxx 实验时间： 2013 年 11月 6日 老 师： 党 亚 固 撰写实验报告时间:2013年11月7日 液膜分离法处理废水实验 1 实验目的 [1]掌握液膜分离技术的操作过程 [2]了解两种不同的液膜传质机理 [3]用液膜分离法脱除废水中的污染物 2 实验原理 [1]液膜分离技术集萃取与反萃过程为一体，适用于分离溶液中的低浓度物质。此技术已在湿法冶金、石油化工、生物制品、三废处理等领域得到应用。是利用一种膜状液体将组成不同而又完全互溶的原料液和接受液隔开，原料液中的欲分离组分通过液膜渗透到接受液，从而与原料液分离。 [2]由于欲处理的是醋酸废水溶液(外相)，所以可选用与之不互溶的油性物质作为膜相，并选用NaOH水溶液作为内相。实验时，先将膜相与内相在一定条件下乳化使两者形成稳定的油包水(W/O)型乳状液，然后将此乳状液分散于醋酸废水(即外相)中。这样，废水中的醋酸将以一定的速度穿过液膜向内相迁移，并与内相NaOH反应生成NaAc而被保留在内相，从而与废水分离。然后，将乳液与废水分离，对乳液进行破乳，回收内相中高浓度的NaAc，同时使膜相物质再生，以便重复使用。 为了制备稳定的乳状液膜，需要在膜中加入表面活性剂，表面活性剂的选择可以根据亲水亲油平衡值(HLB)来决定，一般对于W/O型乳状液，选择HLB值为3--6的乳化剂。为了提高液膜强度，还可在膜相中加入一些膜增强剂(一般为粘度较高的液体)。 [3]溶质透过液膜的迁移过程，可以根据膜相中是否加入流动载体而分为两种迁移机理，即型促进迁移机理和Ⅱ型促进迁移机理。Ⅰ型促进迁移机理，是利用了液膜本身对溶质的选择性溶解和传递作用，Ⅱ型促进迁移机理，则是在液膜中加入一定的流动载体（通常为此溶质的萃取剂），选择性地与溶质在界面处形成络合物，然后此络合物在浓度梯度的作用下向内相扩散，至内相界面处被内相试剂解络(反萃)，解离出溶质载体，溶质进入内相而载体则扩散返回外相界面处再与溶质络合。流动载体的加入，通常可显著提高液膜的选择性和应用范围。 [4]液膜分离过程实际上是萃取与反萃取同步进行的过程，液膜将原料液中的溶质萃入膜相，然后扩散至内相界面处，被内相试剂反萃至内相。影响液膜分离效率的主要因素有： (1)液膜内表面活性剂的种类和浓度，它直接影响液膜的稳定性； (2)膜溶剂的性质，它是构成液膜的基本材料，直接影响液膜的稳定性、选择性和溶质的渗透速率； (3)流动载体的种类，它对提高液膜选择性和渗透速率具有重要作用； (4)油内比，即制备乳状液膜时膜相与内相的体积比，该比值影响液膜稳定性和渗透速率； (5)乳水比，即乳状液膜与外相的体积比，该比值决定了两相接触面积的大小，因而直接影响分离效率； 3 实验设计 实验装置主要包括：调速搅拌器一套，液膜分离实验设备一套；砂芯漏斗过滤装置一套，用于液膜的破乳，分液装置一套；分析设备一套。 乳状液膜分离的工艺流程如图3所示。 图3 实验流程示意图 4 实验步骤 本实验为乳状液膜法脱除水溶液中的醋酸，首先需制备液膜。 本实验选用的两种液膜组成如下： A、液膜组成：煤油95%，乳化剂 5% B、液膜组成：煤油90%，乳化剂5%，TBP (载体)5% 内相用2mol/L的NaOH水溶液。采用HA c水溶液作为原料液进行传质试验，HAc的初始浓度在实验时测定。具体步骤如下： [1] 制乳搅拌釜中先加入A型液膜100mL，然后在1600r/min的转速下滴加内相NaOH水溶液100ml(约1min加完)，在此转速下搅拌15min待成稳定乳状液后停止搅拌，待用。 [2] 在液膜分离设备中加入待处理的原料液500mL，在约400r/min的搅拌速度下加入上述乳液100mL进行传质实验，每隔一定时间，取样分析一次，测定外相HAc浓度随时间的变化，（取样时间为2min、5min、8min、12min、16min、20min、25min），并作出外相HAc浓度与时间的关系曲线。待外相中所有HAc均进入内相后停止搅拌。放出釜中液体，洗净待用。 [3] 在液膜分离设备中加入300mL料液，在与[2]同样的搅拌转速下加入100mL乳状液，重复步骤[2]。 [4] 比较[2]，[3]的实验结果，说明在不同处理比（料液/乳液体积比）下传质速率的