支撑液膜萃取回收高浓度煤气化含酚废水研究

【摘要】：煤气化废水中高浓度的酚类物质，严重影响了煤气化废水的处理，然而其中的酚类物质具有很高的回收价值。支撑液膜技术是一种萃取剂用量小、萃取效果高、能耗低、无二次污染的新型分离技术。这些优势使支撑液膜技术在回收处理高浓度煤气化含酚废水领域中有着广阔的发展空间。 本论文以聚丙烯（PP）中空纤维膜与聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜为支撑液膜支撑体，萃取剂-煤油混合物为液膜相，以NaOH溶液为反萃取相，萃取回收处理高浓度煤气化含酚废水。实验主要研究内容为：（1）研究磷酸三丁酯（TBP）、N，N-二（1-甲基庚基)已酰胺（N-503）、三烷基氧化膦（TRPO）三种萃取剂在液膜相中的不同体积浓度，对高浓度煤气化含酚废水萃取效率影响；（2）分析了支撑液膜支撑体的膜丝孔径、膜丝壁厚等性质对支撑液膜体系的萃取效果的影响；（3）考察了膜组件连接形式以及料液相温度等操作条件对萃取回收效果的影响；（4）对筛选出的支撑液膜体系进行连续试验，检测其持续稳定运行能力，最终确定最适宜的支撑液膜体系；（5）进行放大实验，对小试实验中得到的结论进行验证优化，主要研究了料液相与反萃相流速、膜组件连接形式、支撑液膜体系稳定运行性等因素的影响。 适宜的液膜相以及液膜支撑体材质均会对支撑液膜体系萃取高浓度煤气化废水产生促进作用；在原水水温为20℃、pH为7.5~8.1、流速为5L/h，反萃相流速为5L/h的操作条件下，PP中空纤维膜与TBP体积浓度为20%的液膜相组合而成的支撑液膜体系萃取效果比PVDF-TBP支撑液膜体系高4%，萃取效果为94%，出水中酚类物质含量为100.68mg/L，该体系可以持续稳定运行24h以上。 放大实验证实了小试实验中得到结论的正确性。料液相流速对支撑液膜体系的萃取效果影响较大，而反萃相的流速对萃取效果的影响较小；膜组件的串并联组合，可以很好地提升支撑液膜体系的处理能力以及处理效果。在最优操作条件下，放大实验中PP-TBP支撑液膜体系对酚类物质的萃取率为87.02%，出水中酚浓度为218.14mg/L，处理效果较为理想，出水中酚类物质浓度满足生物降解的要求。 【关键词】：支撑液膜 萃取剂 煤气化废水 酚回收 稳定运行
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 前言9
• 1.2 煤气化废水的来源与危害9-10
• 1.2.1 煤气化废水的来源9-10
• 1.2.2 煤气化废水的特点与危害10
• 1.3 煤气化废水的新型处理技术10-15
• 1.3.1 光催化氧化法11-12
• 1.3.2 电化学氧化法12-13
• 1.3.3 超临界水氧化技术13-14
• 1.3.4 膜处理技术14-15
• 1.4 液膜萃取分离技术概况15-20
• 1.4.1 液膜萃取分离技术发展史15-16
• 1.4.2 液膜萃取分离技术原理与特点16-18
• 1.4.3 液膜萃取分离技术的应用18-19
• 1.4.4 液膜萃取分离技术的发展趋势19-20
• 1.5 课题来源与主要研究内容20-22
• 1.5.1 课题来源20
• 1.5.2 课题的研究目的与意义20-21
• 1.5.3 课题的主要研究内容21-22
• 第2章 实验材料与方法22-30
• 2.1 实验材料与仪器22-24
• 2.2 实验中使用的膜材料24-25
• 2.3 实验用水水质25-27
• 2.4 实验装置与分析方法27-30
• 2.4.1 实验装置27
• 2.4.2 分析方法27-30
• 第3章 最佳支撑液膜萃取体系的确定30-51
• 3.1 流动载体在液膜相中的浓度对萃取效果的影响30-33
• 3.1.1 N-503 体积浓度对液膜萃取效果的影响30-31
• 3.1.2 TBP 体积浓度对液膜萃取效果的影响31-32
• 3.1.3 TRPO 体积浓度对液膜萃取效果的影响32-33
• 3.2 液膜支撑体膜材料对萃取效果的影响33-37
• 3.2.1 支撑体膜材料孔径对萃取效果的影响33-35
• 3.2.2 液膜支撑体膜材料壁厚对萃取效果的影响35-37
• 3.3 支撑液膜体系运行稳定性的检测37-40
• 3.4 操作条件对萃取效果的影响40-46
• 3.4.1 膜组件串联对萃取效果的影响40-42
• 3.4.2 膜组件并联对萃取效果的影响42-44
• 3.4.3 料液相温度对萃取效果的影响44-46
• 3.5 支撑液膜体系传质过程分析46-49
• 3.5.1 支撑液膜体系传质动力分析46
• 3.5.2 支撑液膜体系传质模型的建立46-48
• 3.5.3 传质模型的求解与验证48-49
• 3.6 本章小结49-51
• 第4章 支撑液膜萃取体系的放大试验研究51-61
• 4.1 放大试验装置51-53
• 4.1.1 放大试验使用的膜组件51-52
• 4.1.2 放大试验装置52-53
• 4.2 流速对放大试验效果的影响53-56
• 4.2.1 料液相流速对放大试验效果的影响53-55
• 4.2.2 反萃相流速对放大试验效果的影响55-56
• 4.3 膜组件串联对放大试验效果的影响56-57
• 4.4 放大试验装置的稳定性检测57-58
• 4.5 效益分析58-60
• 4.6 本章小结60-61
• 结论61-63
• 参考文献63-69
• 攻读学位期间发表的学术论文69-72
• 致谢72

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