液膜分离法脱出废水中的污染物

液膜分离法脱除废水中的污染物 A 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)​ 用液膜分离技术脱除废水中的污染物。 B 实验原理 液膜分离技术是近三十年来开发的技术，集萃取与反萃取于一个过程中，可以分离浓度比较低的液相体系。此技术已在湿法冶金提取稀土金属、石油化工、生物制品，三废处理等领域得到应用。 液膜分离是将第三种液体展成膜状以分隔另外两相液体，由于液膜的选择性透过，故第一种液体（料液）中的某些成分透过液膜进入第二种液体（接受相），然后将三相各自分开，实现料液中组分的分离。 所谓液膜，即是分隔两液相的第三种液体，它与其余被分隔的两种液体必须完全不互溶或溶解度很小。因此，根据被处理料液为水溶性或油溶性可分别选择油或水溶液作为液膜。根据液膜的形状，可分为乳状液膜和支撑型液膜，本实验为乳状液膜分离醋酸–水溶液。 由于处理的是醋酸废水溶液体系，所以可选用与之不互溶的油性液膜，并选用 水溶液作为接受相。这样，先将液膜相与接受相（也称内相）在一定条件下乳化，使之成为稳定的油包水（W /O）型乳状液，然后将此乳状液分散于含醋酸的水溶液中（此处称作为外相）。这样，外相中醋酸以一定的方式透过液膜向内相迁移，并与内相 反应生成 而被保留在内相，然后乳液与外相分离，经过破乳，得到内相中高浓度的 ，而液膜则可以重复使用。 为了制备稳定的乳状液膜，需要在膜中加入乳化剂，乳化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。有时，为了提高液膜强度，也可在膜相中加入一些膜增强剂（一般粘度较高的液体）。 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促进迁移I型或促进迁移II型传质。 促进迁移I型传质，是利用液膜本身对溶质有一定的溶解度，选择性地传递溶质（见图2–36）。 促进迁移II型传质，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至外相界面处再与溶质络合。这种形式，更大地提高了液膜的选择性及应用范围（见图2–37）。 图2–36 促进迁移Ⅰ型传质示意图 图2–37 促进迁移Ⅱ型传质示意图 综合上述两种传质机理，可以看出，液膜传质过程实际上相当于萃取与反萃取两步过程同时进行：液膜将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（接受相）。因此，萃取过程中的一些操作条件（如相比等）在此也同样影响液膜传质速率。 c 实验装置与 实验装置主要包括：可控硅直流调速搅拌器二套；标准搅拌釜两只，小的为制乳时用，大的进行传质实验；砂芯漏斗两只，用于液膜的破乳。 液膜分离的工艺流程如图所示。 D 实验步骤及方法 (1)​ 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。 液膜组成已于实验前配好，分别为以下两种液膜： 1）​ 液膜1#，组成：煤油95%，乳化剂E644，5%。 内相用2M的 水溶液。采用 水溶液作为料液进行传质试验，外相 的初始浓度在实验时测定。 具体步骤如下： ① 在制乳搅拌釜中先加入液膜1# 70ml，然后在1600rpm的转速下滴加内相 水溶液70ml（约1分钟加完），在此转速下搅拌15分钟，待成稳定乳状液后停止搅拌，待用。 ② 在传质釜中加入待处理的料液450ml，在约400rpm 的搅拌速度下加入上述乳液90ml ，进行传质实验，在一定时间下取少量料液进行，测定外相 浓度随时间的变化（取样时间为2、5、8、12、16、20、25分钟），并作出外相 浓度与时间的关系曲线。待外相中所有 均进入内相后，停止搅拌。放出釜中液体，洗净待用。 ③ 在传质釜中加入450ml料液，在搅拌下（与②同样转速）加入小釜中剩余的 乳状液（应计量），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（V）/ 乳液（V））下传质速率的差别，并分析其原因。 (2)​ 分析方法： 本实验采用酸碱滴定法测定外相中的 浓度，以酚酞作为指示剂显示滴定终点。 E实验数据记录 一 HAc(mL) NaOH(mL) 1 1.0 2.90 12 1.0 4.10 25 1.0 2.70 表二 HAc(mL) NaOH(mL 1 1.0 3.95 12 1.0 3.50 25 1.0 3.20 F 实验数据处理 (1)​ 外相中 浓度 式中： - 标准 溶液的浓度（M） - 标准 溶液滴定ml数（ml) - 外相料液取样量（ml） (2)​ 醋酸脱除率 式中：C代表外相 浓度，下标0，t，分别代表初始及瞬时值。 G HAc浓度与时间的关系曲线