液膜分离法处理含酸废水.docVIP

液膜分离法处理含酸废水 一、实验目的 1. 掌握液膜分离技术的操作过程及主要应用。 2. 了解液膜分离的传质机理。 3. 用液膜分离技术脱除废水中的酸。 4. 了解影响液膜传质速率的因素 二、 实验原理 液膜分离技术是20世纪60年代兴起的一项新的分离技术，它具有快速、高效和节能等优点。该技术以液膜为分离介质、以浓度差为推动力。由于此技术明显的特点，问世以来引起了国内外众多学者的普遍关注并展开了广泛的基础和应用研究。 液膜分离是将第三种液体展成膜状以分隔另外两个液相，因此它包括三个部分（三相）：连续相(外相、料液相)、液膜(膜相)、内包相(内相、反萃液、接受液)。由于液膜的选择透过性，因此原料液中的某些组分透过液膜进入接受液，实现原料中组分的分离。 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，可分为乳液膜、支撑液膜和液滴膜，本实验为乳液膜分离醋酸–水溶液。 由于处理的是含醋酸的废水溶液，所以要选与它不互溶的油性液膜，并选用水溶液作为内相。在制乳搅拌器内，将内相液加到配制好的膜相液中，用强烈的搅拌制成内相分散很细的乳状液。然后将外相作连续相，乳状液作分散相，在通常的传质设备中操作。这样，外相中的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。 液膜通常由溶剂（水或有机溶剂, 占90％以上）、表面活性剂（乳化剂，占1-5％）和添加剂（稳定剂、流动载体等，占1-5％）组成。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。 液膜传质的推动力是基于溶质在液膜两侧界面化学位之差异。 液膜传质机理可分为两大类 : (1)基于纯粹的物理溶解的所谓被动传递。 (2)基于选择性可逆化学反应的所谓促进传递(Facilitated Transport) 。 促进传递又可分为无载体促进传递(I型）和有载体促进传递（II型）两种。 无载体促进传递（I型促进传递 ）：溶质 A 因选择性溶解而从料液相进入液膜相,并在膜中扩散, A在抵达膜相与接收相的界面时,与接收相中的试剂 B 发生化学反应,生成的产物 AB 不溶于液膜。即：接收相中的试剂 B促进了A的传递（见图）。 促进迁移II型传质：这类传递方式是在膜相中引人称为载体的化合物（如络合剂）,载体选择性地与溶质发生可逆化学反应（在膜的一侧发生正反应，而在另一侧发生逆反应），就象“渡船”一样将溶质从膜的一侧载到另一侧。这种形式，更大地提高了液膜的选择性及应用范围（见图） 无载体促进传递（I型促进传递 ）示意图 有载体促进传递（II型）示意图 图15-1载体传递示意图 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，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。 三、 实验装置流程及实验准备工作 1．实验装置流程 液膜分离的工艺流程如图所示。 图15-2 间歇式乳化液膜分离流程示意图 2、实验准备工作 制备液膜1#（无载体）、 制备液膜2#（有载体） 、去离子水、氢氧化钠溶液 酚酞指示剂 移液管 烧杯 量筒 锥形瓶 试管 移液管 滴定管 洗耳球 秒表 四、实验操作步骤及注意事项 1．实验操作步骤 （1） 在250mL烧杯中先加入液膜1# 80ml，然后在高转速下滴加内相水溶液80ml（约1分钟加完），在此转速下搅拌10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，每隔一定时间取少量料液进行酸碱滴定分析，测定外相中浓度随时间的变化，等外相中所有均进入内相后，停止搅拌，放出釜中液体，洗净传质釜。 （3）在传质釜中加入500ml料液，在与步骤（2）同样的搅拌转速下加入烧杯中剩余的计量过量的乳液，重复步骤（2）。 （4） 比较（2），（3）的实验结果，说明在不同的料液（V）/ 乳液（V）下传质速率的差别，并分析其原因。 （5）用液膜2#重复上述步骤（1）- （4）。注意，两次传质的乳液量应分别与（2）、（3）步的用量相同。 （6） 分析比较不同液膜组成的传质速率，并分析其原因。 2．实验注意事项 （1）在制乳过程中要注意油相和水相的加料顺序和加入速度，并控制好制乳时间和搅拌转速。 （2）在传质过程中，要控制好搅拌转速，既要确保乳液的稳定性，又要保证水乳两相较好的分散。 （3）在取样分析过程中，应遵循先密后疏的取样次序，并保证取样液体一定的静置分层时间。 五、实验原始数据的记录 1.实验数据记录表 =