（环境科学专业论文）乳状液膜工艺处理染料废水研究.pdf

乳状液膜工艺处理染料废水研究a b s t r a c t i l l i i ! 曼皇曼皇! 曼曼曼 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fd y ei n d u s t r i a l ，d y ev a r i e t yi n c r e a s ef a s ta n d t h ed y ew a s t e w a t e ri so n eo ft h ep o l l u t i o nr e s o u r c e so fw a t e r s o ，t h e r e m o v a lo fd y ew a s t e w a t e rh a sr e c e i v e dm u c hm o r ea t t e n t i o ni nr e c e n t y e a r s b e c a u s eo fc o m p l e x i t yo ft h ew a s t e w a t e ro fd y e i n t e r m e d i a t ea n d t h ew a s t e w a t e rf r o md y ep r o d u c t i o n ，w a s t e w a t e rq u a l i t ya n dq u a n t i t y c h a n g e dw i t ht h et i m e ，s o ，i nt h i sp a p e r , w es e l e c ts i m u l a t i n ga n i l i n e a q u e o u ss o l u t i o na n dr e a c t i v eb l u ek n ra q u e o u ss o l u t i o na st h eo b j e c t s o ft r e a t m e n t e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h a t ：e x t r a c t i n ga n i l i n ef r o ma q u e o u s s o l u t i o nu s i n ge m u l s i o nl i q u i dm e m b r a n e ( e l m ) b e l o n g st om o d e li m a s st r a n s f e r , a n dt h eo p t i m a lc o m p o s i t i o no fe l mi s ：4 t h 一1 ，t h e i n t e r i o rp h a s eh y d r o g e nc h l o r i d es o l u t i o n ( h c l ) c o n c e n t r a t i o ni s5 m o l l ， t h ev ol u m er a t i oo ft h em e m b r a n e p h a s et ot h ei n t e r i o rp h a s e ( k i ) i sk e p t a t1 ：1 ，a n dt h ea m o u n to fe m u l s i o n ( w ) i s1 ：10 ，t h er e m o v a le f f i c i e n c y o fa n i l i n ef r o ma q u e o u ss o l u t i o n c o n t a i n i n g 15 0 0 0 m g lc a nr e a c h 9 9 0 3 b vt h i se l ma tr o o mt e m p e r a t u r e t h ed e m u l s i f i c a t i o ne f f i c i e n c y o ft h i se l mc a nr e a c h9 0 i n5 m i nb yp a r a l l e lp l a t ed e m u l s i f i e ra t12 0 v a l t e r n a t i n gc u r r e n te l e c t r i cf i e l d e x t r a c t i n gr e a c t i v eb l u ek n rf r o ma q u e o u ss o l u t i o nu s i n ge l m b e l o n g st om o d e li i m a s st r a n s f e r , t h eo p t i m a lc o m p o s i t i o no fe l mw e g o tb yo r t h o g o n a le x p e r i m e n t a ld e s i g ni s ：5 t h - 1 ，5 n 2 3 5 ，10 s o d i u m h y d r o x i d e ( n a o h ) ，a n dr o ii sk e p ta t1 ：1 5 ，u n d e rt h em a s st r a n s f e r c o n d i t i o no fm a s st r a n s f e rt e m p e r a t u r ei s2 5 ，p hv a l u ei s1 ，a n dr e wi s l ：5 ；o nt h es a v e de x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n ，t h eo p t i m a ld e m u l s i f i c a t i o n c o n d i t i o ni s ：r e s i s t a n c ei s2 k q ，t h ed i s t a n c eo fp a r a l l e lp l a t ei s1o m m a n dt h ea p p l i e dv o l t a g ei s18 0 一210 v o nt h ea b o v es y s t e m ，t h er e m o v a l e f f i c i e n c yo fr e a c t i v eb l u ek n rw i t h7 0 0 0 m g lc o n c e n t r a t i o nc a nr e a c h 9 4 8 ，a n dt h ed e m u l s i f i c a t i o ne f f i c i e n c yo ft h i se l mc a nr e a c h8 0 a n dt h ew a s t e w a t e rf r o mr e a c t i v eb l u ek n rp r o d u c t i o nw a se x t r a c t e d i i i i i i 蛾熊 一 乳状液膜工艺处理染料废水研究a b s t r a c t 曼! 曼皇曼曼曼皇曼曼曼曼皇曼曼曼喜曼曼曼曼皇皇苎皇i1 1 1 曼寰 u s i n gt h i se l m ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d c ra n dt h ed e c o l o r i z a t i o n e f f i c i e n c yw e r e9 4 9 a n d9 2 4 r e s p e c t i v e l y i nt h i sp a p e r , w ea l s oi n v e s t i g a t e dt h ea p p a r e n tk i n e t i c so fa b o v et w o e l ms y s t e m st oe x t r a c ta n i l i n e a q u e o u ss o l u t i o na n dr e a c t i v eb l u e a q u e o u ss o l u t i o n ，a n dw eg o tt h e i ra p p a r e n tk i n e t i ce q u a t i o n sw e r e r _ 6 4 6 9 0 x10 。7 c o 9 0 4 8 a n i l 疵乙c o 3 8 5 1 i i l t e o r m 0 1 s e c - i c m a n d r = 5 3 8 9 6 1 0 c o - 6 4 6 5 r e a c t i v eb l u e c0 6 2 6 0 c 州e r c 0 4 9 5 2 i n i t e r i o r m 0 1 s e c i c m 2 r e s p e c t i v e l y ，t h e yw e r eb o t hm a t c ht h ea c t u a lc i r c u m s t a n c e k e yw o r d s ：a n i l i n e ，r e a c t i v eb l u ek n re m u l s i o nl i q u i dm e m b r a n e a p p a r e n tk i n e t i c s 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电 子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供f 录检索 以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或 者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论 文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：关盘玄乙 沙哆年弓月1 0 日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 = 篡：椿17 们譬年专胄lo 日 学位论文作者签名：关遣珐乙 洲略年弓月t o 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名雾、壹琥 沙谚年弓月l o 日 乳状液膜工艺处理染料废水研究第一章综述 第一章课题背景、意义、处理技术综述及研究内容 第一节课题的背景和意义 目前我国的染料产量为4 2 万吨，约占全世界产量的4 5 ，居世界第一位。 随着我国染料工业的稳定发展，染料行业已成为工业废水的排放大户。由于染料 废水具有高c o d 。”高色度，高含盐量，有机物难生化降解，水质水量随时间变 化大，废水间歇排放等特点，使之成为工业废水治理的难点1 2 1 。 染料在给人们带来绚丽多彩并产生较大经济效益的同时，也产生了大量的 “三废”，尤其要排出大量的废水。据统计，在染料的生产过程中，每生产一吨 染料，要随废水损失2 的产品。不仅造成了资源的极大浪费，同时对水环境产 生了巨大的影响。在我国，由于染料产量大、生产企业分散、技术落后、经济承 受能力弱、“三废”治理的深度和广度不够，对环境造成了更大的影响 3 1 。 乳状液膜法具有选择性、高效率、低能耗、分离速度快、能实现废液中有用 物质的资源化等特点，引起了国内外学者的高度重视。 由于实际生产过程中的染料中间体废水与生产废水成分比较复杂，且水质水 量随时间变化波动大、不稳定，因此本文中选取实验室配制的苯胺水溶液和活性 艳蓝k n r 水溶液作为研究处理对象，寻求适宜的处理方法，优化工艺运行参数， 然后应用于实际生产废水，为生产厂家提供一种经济有效的废水处理方法，作为 后续生物处理的前处理，并进行资源化回收，为其节约资金。 第二节目前国内外处理技术综述 1 2 1 苯胺废水处理技术现状 苯胺是一种重要的有机化工原料，广泛应用于染料、农药、医药、军t 等行 业，其下游产品有1 5 0 多种。随着精细化工行业的迅速发展，尤其是染料、农药 及医药行业产品产量的不断增大，对苯胺类化学品的需求量呈明显的上升趋势。 必须指出的是，染料厂、农药厂、制药厂及其他化工厂在其生产过程中会产生各 类苯胺废水。苯胺类化合物有特殊的颜色和气昧，毒性很大。苯胺类工业废水如 果不加处理而任意排放，将对人体、水质、鱼类及农作物等带来极大的危害。 目前，处理苯胺工业废水的方法主要有物理吸附法、化学氧化法、生化处理 法及缩合一电解法等。 1 ) 吸附法 目前，吸附剂用得较多的有树脂、改性陶瓷、有机膨润土、活性炭、粉煤灰 i i ( 玉j 刃衙云学 一l 乳状液膜工艺处理染料废水研究第一章综述 等。吸附树脂具有吸附效果好、脱附再生容易、性能稳定、适用范围宽、实用性 好等特点”j 。 常州有机化工厂在生产p a p i 的过程中，产生浓度为2 0 0 0 4 0 0 0 m g l 的苯胺 废水。江苏石油化工学院与该厂协作选用h 一1 0 3 树脂处理这种废水，出水苯胺浓 度 9 9 ，c o d 。， t 0 0 m g l 1 w j 。 s h a b b i rh g h e e w a l a 和a j i tp a n n a c h h a t r e 进行了生物法降解苯胺的研究。 实验的环境温度为3 0 3 2 ，好氧活性污泥法的操作条件是h r t1 3 小时，s r t1 2 天，微生物从处理市政废水的好氧活性污泥中得到，是适应含苯胺的合成废水的， 结果表明：苯胺去除率大于9 5 ，当苯胺浓度高达3 5 0 m g l ，其中苯胺的硝化可 以忽略不计，氨水的氧化率为2 0 l1 5 m g n i - 1 4 n l d 1 2 0 i 。 冯晓西、吴生、乌锡康用铁炭一亚铁还原氧化法对含有以间二硝基苯、间硝 基苯胺等物质为主的工艺废水进行预处理后，c o d 、硝基苯、苯胺的去除率分 别为7 0 9 、8 8 5 、5 0 5 ，经过预处理的工艺废水再按一定的比例与轻污染废 水混合，经兼氧生化、p a c s b r 处理后，可使废水的c o d 去除率达到9 2 ， b o d 5 去除率达到9 8 ，苯胺类去除率达到9 8 ，色度可从5 8 万1 0 万倍减少 至8 倍【2 l j 。 5 ) 萃取法 马晓龙、伍明霞采用络合萃取法处理苯胺废水，在常温、油水相比为1 ：1 0 的条件下，将体积分数为7 0 磷酸三丁酯一3 0 煤油组成的萃取剂三级络合萃取 苯胺废水，苯胺脱除率可达9 9 8 4 1 2 2 1 。 s d a t t a 、p k b h a t t a c h a r y a 、n v e r m a 研究了乳状液膜工艺在混合流反应器 中对苯胺的去除。实验表明：苯胺的去除率由不同的操作条件决定，如乳水比 ( f ：e ) 、内相试剂浓度( c h ) 、搅拌速度( n ) 、在反应器中的停留时间( d 和外相的浓度 ( c o ) ；苯胺的去除率随着t 、c h 和n 的增加而增加，随着f ：e 和c o 的增加而降低。 该实验中，苯胺的最大的去除率为9 8 5 3 t 2 引。 杜慧玲、姚力力以甲苯作萃取剂萃取硫化橡胶促进剂生产废水中苯胺类物质 固嗽缫 一 乳状液膜工艺处理染料废水研究第一章综述 暮! ! ! 皇! 曼曼曼曼曼曼曼曼曼! 皇寡! ! 皇曼曼曼曼皇! 曼| 11 鼍曼曼曼曼量皇曼曼皇曼暑皇曼曼皇曼曼鼍罡皇墨曼曼曼寰皇皇曼曼曼曼曼皇鼍皇皇曼曼! 曼曼皇曼曼皇曼 的方法，确定了萃取级数、萃取剂配比和萃取时间等t 艺参数，结果表明：经过 萃取，废水中的苯胺类物质与化学需氧量的去除率分别达9 5 和8 8 以上，萃 取后的废水可以进行生化处n t 2 4 】。 1 2 2 活性艳蓝废水处理现状 活性艳蓝k n r 的分子中含有葸醌环、氨基、磺酸基，水溶解度大于1 0 。 对含蒽醌类染料废水的处理方法有吸附脱色、混凝沉淀、化学氧化、离子交换、 超滤膜脱色、光催化、高压脉冲电解及生物法等。下面介绍其中几种方法： 1 ) 生物吸附法 董新姣、林晓华研究了青霉菌对活性艳蓝k n r 的吸附作用，结果表明：在 7 2 h 内，脱色是由吸附引起的，当染料的浓度为1 0 0 m g l 时，活菌体对染料的吸 附率可达8 8 6 6 1 2 5 j 。 肖继波、胡勇有、田静从广州某印染厂生化处理池的污泥中筛选到一株对葸 醌染料具有高效脱色作用的菌株h x ，考察了碳源浓度、氨源浓度、盐度、染料 浓度对葸醌染料k n r 吸附脱色的影响，结果表明：对于接入的生长菌体，碳源 浓度高于7 5 e l l 时，染料才能完全脱色；染料对菌株h x 的生长有一定抑制性， 但菌株h x 仍表现出了优异的吸附性能，对于2 5 0 m g l 的k n r 可在4 8 h 内完 全脱色，4 0 0 m g l 组在7 2 h 内脱色率达9 4 ，6 0 0 m g l 组在7 2 h 内脱色率达 7 8 4 t 2 6 1 。 2 ) 光化学法 近年来，在染料废水处理中，光化学方法主要是由于在反应过程中生成o h 等强氧化自由基，具有反应无选择性、处理速度快、矿化程度高等优点受到人们 的广泛关注，同时也出现了光催化氧化法、u v f e n t o n 、大大提高了降解效 率和矿化程度1 2 7 】。 光催化氧化法 孟祥周、夏东升、吴雨川等将一种新型光源一无极紫外灯应用于染料废水的 降解，考察反应过程中染料脱色率、t o c 去除率、p h 值的变化情况，实验表明： 染料活性艳蓝k n - r 溶液经过无极紫外光处理l1 0 m i n 后，脱色率达7 3 ，t o c 去除率达3 4 t ”】。 r p e l e g r i n i 、p p e r a l t a z a m o r a 、a r d ea n d r a d e 等研究了在使用 t i 瓜u o ，3 t i o ，7 0 2 作为电极时，电化学法在光催化降解c i 活性蓝1 9 中的作用。当 使用石英装置和t i 贵重金属氧化外壳时，1 2 0 m i n 内，活性艳蓝的脱色率达9 5 以上，t o c 减少5 2 1 2 8 j 。 杨克莲、叶征琦、杜宗杰等首次利用高分子悬浮聚合与溶胶一凝胶相结合的 霞煞。嚣 。 乳状液膜工艺处理染料废水研究第一章综述 技术，成功地制备不同孔结构的t i 0 2 多孔微粒，并对其光催化降解活性艳蓝 k n r 的染料溶液p h 、无机阴离子、光强、通空气等影响因素进行了系统研究， 结果表明：强酸性条件有利于染料在催化剂表面的吸附，强碱性条件有利于催化 反应的进行，常见无机阴离子c l 、s 0 4 ，对染料降解有不同程度的抑制作用； 染料降解效率随光强增加而提高。光降解动力学结果表明：t i 0 2 多孔微粒对活性 艳蓝k n r 染料的光催化降解反应符合一级反应动力学，降解时持续通空气有利 于降解效率的提高。实验证明所制得的微粒具有良好的光催化降解效果和重复使 用性能f 2 9 1 。 c r i s t i a nl i z a m a 、j u a n i t af r e e r 、j a i m eb a e z a 等研究了用t i 0 2 或z n o 作为催 化剂，对活性艳蓝1 9 进行光催化脱色实验。结果表明：当反应在最佳条件下， 在一个4 1 循环反应器中，z n o 显示了比t i 0 2 更好的降解活性，但是受到p h 值 的限制【3 0 】。 吴畏、李洪波利用u v 0 3 h 2 0 2 技术进行氧化处理，考察了染料溶液在此过 程中的p h 、电导率、c o d 、t o c 和吸光度的变化。结果表明：经过7 0 m i n 的氧 化过程，溶液的p h 降低、电导率不断升高、色度去除率达9 8 9 ，溶液的c o d 和t o c 去除率分别为4 7 和5 ；u v 0 3 h 2 0 2 技术与u v h z 0 2 技术氧化法相比， u v 0 3 h 2 0 2 能显著去除染料的色度。 微波辐射法 王金成、薛大明、全燮等使用微波照射的方法对活性艳蓝进行脱色实验，实 验证明：在活性炭存在下，微波照射能使活性艳蓝k n r 溶液迅速脱色，每g 活 性炭处理浓度为3 0 0 m g l 的活性艳蓝k n r 溶液5 0 m l ，微波辐射4 m i n 脱色率 达9 7 1 t 业1 。 3 ) 絮凝脱色法 庄源益、谷文新、邹其猛等用j a z 型絮凝剂处理酸性蒽醌蓝和活性艳蓝k n r 染料生产废水，可使色度降至8 0 倍以下，在p h 3 2 0 0 r m i n ) 制乳，能够有效地控制溶胀和破损率| 4 0 1 。 2 ) 破乳及回收 破乳是指富集了离子的油包水乳球在一定外力作用下破裂，使内相富集离子 得以回收，而膜材料重新得到利用的过程。破乳技术充分体现了乳状液膜法处理 工业废水回收资源的优势。目前技术较成熟的破乳方法有物理法及化学法两种。 物理法 物理破乳法有：离心、超声波、高速搅拌或剪切、温度变化及高压电场等。 韩伟、邓修、马新胜等采用高压脉冲电场进行电破乳，考察了不同因素对破 乳效率的影响，结果表明：控制电场频率在1 5 0 h z 、外加电压7 k v 8 k v 、操作 温度在4 0 ，并在破乳初期和海绵状乳化液形成时期适当地搅拌，能得到近1 0 0 的破乳效率，破乳后的膜相能继续使用多次，并保持较高的提取率和乳液稳定性 1 4 1 1 o d e z h is u n 、x i a o d o n gd u a n 、w e n x ul i 等使用亲水多孔玻璃膜对油包水乳液 进行破乳，破乳率达9 6 2 以上，文章还研究了膜孔大小、膜压、油水比对破乳 率的影响1 4 1 1 。 李可彬提出了一种利用电磁感应原理产生漩涡电场进行破乳的新方法，将螺 线管、磁芯构成的电感器与电容器串联组成c 谐振电路，在此电路中通入高频 电流，使其在破乳器内产生高频磁场，在此电场的作用下，乳状液滴极化并加速 其运动与碰撞，达到破乳的目的，该法在输入信号电压约3 0 0 v 、电流几十m a 、 频率2 0 k h z 的条件下，可感应出强度为几十k v c m 的漩涡电场，5 m i n 内静态破 乳率大于9 8 ，在1 0 m l m i n 流动态下破乳率仍大于9 5 ，破乳过程中无打火及 油燃现象，功率消耗小，操作安全、方便1 4 引。 l ug a n g 、l uq i o n g h u a 、l ip a n s h e n g 讨论了在电场下，电破乳和内水相液 滴凝并行为的机理；研究了使用直流电场破乳器时，各种不同条件对电场破乳的 影响1 4 4 j 。 连痧复胞，龟，嚣 _ s 乳状液膜工艺处理染料废水研究第一章综述 i i i 宋友、包德才、宋桂萍通过观察电场存在时w o 单滴在研磨剂材质片上的 破裂情况，对电场和研磨联合破乳给予理论上的解释，说明其在液膜分离技术特 别是原油脱水过程中是可行的，结果表明：研磨和电场联合破乳比单独研磨破乳 或单独电场破乳的效果要好，如吉林油田扶余采油三厂原油脱水前含水量p 为 3 1 ，在电场强度e = 8 0 0 v c m o 下进行电场和研磨联合破乳后平均含水率( p 钴 镍【5 4 】。 吴永强采用液膜法回收t 酸母液废水中的萘磺酸盐，当液膜体系为如i = 1 ：1 ， 表面活性剂用量为2 ，载体用量为5 ，在r e w = l ：4 的条件下，c o d 的去除率 为6 9 5 ，萘磺酸盐回收率为9 2 ，3 1 5 5 1 。 t a n a s ed o b r e 、a n i c u t ag u z u n s t o i c a 和o c t a v i a nf l o a r e a 进行了乳状液膜法 提取苯酚和o 一甲酚的研究，实验使用三辛胺硫磺酸盐，研究了载体浓度和乳水比 对提取过程的影响。结果表明：苯酚和o 甲酚的去除率可达9 7 i 弘 。 秦非、张志军研究了蓝1 13 b 一煤油- n a o h 液膜体系处理苯酚废水的最佳 操作条件，并对高浓度含酚废水( 浓度5 以上) 进行了二级处理，除酚效率可 达9 9 以上l j 。 姚淑华、石中亮等采用s p a n 8 0 。煤油n a o h 液膜体系对含c r ( ) 废水的处 理进行了研究，讨论了不同操作条件对c r ( ) 去除率的影响，得出了提取c r ( ) 的最佳实验条件，含c r ( ) 的废水经液膜处理后，c r ( v i ) 去除率可 达9 8 1 5 8 1 。 许国强、殷志伟等介绍了液膜法处理某湿法厂高浓度氨氮废水的处理工艺， 萃余液氨氮废水( n h 3 一n 浓度 5 0 0 m g l ) 经液膜法处理后，出水n h 3 n 浓度 1 5 m g l ，无二次污染i ”1 。 1 3 1 实验流程 第三节本课题研究内容 i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i 高i i i i i i i i i i 宣i i i i i i i i 肓i i i i i i i i i i 飘氘缝 川 乳状液膜工艺处理染料废水研究第一章综述 p e r m e a t i o ns e t t l i n g d e m u l s i f i c a t i o n 图1 3 1 乳化液膜工艺流程 f i g u r e l 3 1s c h e m a t i cd i a g r a mo fe m u l s i o nl i q u i dm e m b r a n e s 1 3 2 本课题研究的主要内容 本课题研究的主要内容如下： 1 ) 乳状液膜法处理苯胺的最佳膜配方 2 ) 乳状液膜法处理苯胺的动力学研究 3 ) 正交法选择乳状液膜法处理活性艳蓝k n r 的最佳膜配方及传质条件 4 ) 乳状液膜法处理活性艳蓝k n r 的动力学研究 5 ) 最佳破乳条件的选择 瞧杰毒 卅 乳状液膜工艺处理染料废水研究第二章装置与方法 第二章实验装置、实验方法和分析测试方法 第一节试剂、仪器与分析测试方法 2 1 1 主要试剂 以下为分析纯：重铬酸钾、浓硫酸、硝酸银、硫酸亚铁铵、硼酸、硫酸锰、 硫酸汞、硫酸银、溴酸钾、碘化钾、溴化钾、碘酸钾、硫代硫酸钠、氢氧化钠、 硝酸钾、盐酸、苯胺、s p a n 8 0 、n 2 3 5 ； 工业纯：民用煤油( 市售) 、t h 1 ( 实验室自制) 、活性艳蓝k n r 。 2 1 2 主要仪器 1 ) 主要玻璃器皿 烧杯、量筒、移液管、滴定管、试管、2 5 0 m l 磨口锥形瓶、容量瓶、球形冷 凝管 2 ) 主要仪器 d s 1 高速组织捣碎机 c s 5 01 型超级恒温水浴( 南通科学仪器厂) g s l 2 2 电子恒速搅拌器( 上海医械专机厂) m p - 3 微管蠕动泵( e y e l a ，t o k y or i k a k a k a ic o l t o ) a g i l e n t8 4 5 3u v - v i s 光潜仪( 美安捷伦科技有限公司) 傅立叶红外光谱仪n e x u s 9 1 2 a 0 4 4 6 ( 美国尼高力仪器公司) 平行平板破乳器( 实验室自制) u n i td t9 2 0 2 a 万用表 v i c t o r 万用表 电炉、5 m l 注射器 2 1 3 分析测试方法 1 ) 苯胺：紫外分光光度法 2 ) 活性艳蓝：分光光度法 3 ) c o d 。，：标准重铬酸钾法 4 ) t h 1 ：红外光谱法 国瞧缴卅 乳状液膜工艺处理染料废水研究第二章装置与方法 第二节实验装置与方法 2 2 1 乳液的配制 乳状液膜配制的装置如图2 2 1 所示， 图2 2 1 乳液配制装置 f i g u r e2 - 2 1t h ee x p e r i m e n t a le q u i p m e n tf o rm a k i n ge l m 将溶有表面活性剂、载体的煤油直接倒入高速组织捣碎机内，低速混合均匀， 然后以1 0 0 0 0 r m i n 的转速高速搅拌，同时将一定比例的内相试剂从漏斗处缓缓 加入，3 m i n 后停止搅拌，制成乳状液。 2 2 2 乳状液膜对待测物的提取 1 ) 实验装置 乳状液膜对待测物的提取的实验装置如图2 2 2 所示，装有反应物质的烧杯 固定在恒温水浴中，进行搅拌的搅棒与电子恒速搅拌器相连，电子恒速搅拌器控 制搅棒的转速。 国默憋熹川 乳状液膜工艺处理染料废水研究第二章装置与方法 e l e c t r o n i cc o n s t a n ts p e e da g i t a t o r 图2 - 2 2 乳化液膜提取待测物装置 f i g u r e 2 - 2 2t h ee x p e r i m e n t a le q u i p m e n tf o re x t r a c t i o no fw a s t e w a t e ru s i n ge l m 2 ) 实验方法 在配制好的预处理的水溶液中，按一定的乳水比加入上述制得的乳液，在 3 0 0 r m i n 的搅拌速率下，使其充分接触，每隔一定的时问取样。达到平衡后，停 止搅拌。 2 2 3 破乳 1 ) 实验装置 破乳的装置图如图2 2 3 所示，2 个万用表分别测电路电流和极板电压，电 阻用于调节极板电压，电阻大小可调，破乳器为平板破乳器，不锈钢矩形板状电 极，板面积2 c m 2 ，极板间距可调。 帆1 1t i m e t e r 、，2 2 0 v 一 图2 2 3 破乳装置 f i g u r e 2 - 2 3t h ee x p e r i m e n t a le q u i p m e n tf o rd e m u l s i f i c a t i o n 熙缎州 乳状液膜工艺处理染料废水研究第二章装置与方法 i i 2 ) 实验方法 将上述实验后的混合液静置分层，将处理后下层的水排放，上层乳液转入自 制破乳器交流电低电压破乳。 2 2 4 乳化液提取的动力学实验 e l e c t r o n i cc o n s t a n ts p e e da g it a t o r t h e r m o s t a ti cw a t e r - b a t h c r e e p a g ep u m p 图2 2 4 动力学研究装置 f i g u r e 2 - 2 _ 4t h ee x p e r i m e n t a le q u i p m e n tf o ra p p a r e n tk i n e t i c s 乳状液膜对待测物的动力学研究在恒界面池中进行，横界面池法装置如图 2 - 2 - 4 ，电子恒速搅拌器连有双层搅拌桨，池中水相由蠕动泵抽吸并通过循环管 流动，横界面搅拌池固定在恒温水浴中，由恒温水浴来维持恒温。实验中置于搅 拌池中的水相和乳液相由双桨搅拌器匀速搅拌，使两相界面保持恒定，待测物质 通过界面传质转移，经蠕动泵抽吸而循环流动，在不同时刻( t ) 用注射器自硅 胶循环管取样，分析待测物质的浓度( c ) ，对c t 进行线性回归，得出直线斜率 a c m t ，可以认为其提取速率为：r = ( a c v ) m t a ( m o l s - 1 c m 之) 。v 为加入外 相液的体积( m l ) ，a 为恒界面的面积( c m 2 ) 。整个实验过程除测定温度对提取 率的影响过程外，温度均在2 0 0 5 。 i i 瞧蠡翥州 乳状液膜工艺处理染料废水研究第三章处理苯胺实验研究 第三章乳状液膜工艺处理苯胺实验研究 苯胺( c 6 h 5 n h 2 ) 是一种芳香胺，被广泛用于许多染料生产中间体，是严莺 污染环境和危害人体健康的有害物质。本实验采用自制的乳状液膜体系对水溶液 中的苯胺进行处理，并在此基础上采用动力学研究中的孤立法，进行了提取苯胺 的动力学研究。建立了外水相浓度、内水相浓度对苯胺提取速率影响的表观动力 学方程。 第一节乳状液膜处理苯胺的最佳工艺选择 本章实验包括表面活性剂种类及用量、乳水比、外水相浓度的选择，其他实 验条件保持不变，如下所述： 1 ) 温度 随着传质温度的升高，乳状液膜体系膜溶剂的粘度系数逐渐减小，从而提高 了传递速率；但是温度太高容易使液膜破坏，溶胀率增加，反而会降低提取率。 故本章实验均在室温下进行，处于适宜温度范围之内。 2 ) 油内比 配置乳液的油内比与膜的稳定性密切相关。油内比较大时，膜的厚度也比较 大，膜稳定性较好，不易破裂，但影响了传质速率，增加了破乳的难度；油内比 较小时，膜的厚度比较小，膜容易破裂，会影响提取率。本章实验选取乳液的油 内比均为1 ：l 。 3 ) 搅拌速度 随着搅拌速度的提高，扩大了传质面积，提高了传质效率。但是搅拌速度过 高，膜相会出现乳化现象，从而使传质效率下降，因此本章实验选取搅拌速度为 3 0 0 - 3 5 0 r m i n 。 第二节乳状液膜处理苯胺的最佳工艺的实验结果 3 2 1 表面活性剂种类对处理效果的影响 表面活性剂是构成乳状液膜的基本材料，它决定着液膜的稳定性，也对液膜 的渗透性有着重要影响，选择合适的表面活性剂是决定乳状液膜成败的关键。 1 ) 溶胀率的比较 本实验中，比较了t h 一1 与s p a n 8 0 作为表面活性剂的乳状液膜体系提取水溶 酶嗽，熊“ 乳状液膜工艺处理染料废水研究 一第三章处理苯胺实验研究 i i 液中苯胺后乳液的溶胀率，其余条件都相同。其中乳液组成为：表面活性剂用量 为4 ，内水相为5 m o l l 。在w 为1 ：2 0 的条件下，搅拌1 5 m i n 后测定溶胀率。 结果见表3 2 1 。 表3 - 2 1 相同条件下不同表面活性剂溶胀率的比较 t a b l e 3 2 - 1c o m p a r i s o nw i t hs w e l l i n gr a t i oo fd i f f e r e n ts u d a c t a n tu n d e rt h es a m e c o n d i t i o n s 从表3 2 1 可以看出：用s p a n s o 作为表面活性剂的乳状液膜的平均溶胀率为 5 5 8 ；而用t h i 作为表面活性剂的乳状液膜的平均溶胀率仅为1 2 。因此从 溶胀率考虑，t h 1 要优于s p a n 8 0 。 2 ) 表面活性剂对提取率的影响 实验中，比较了以t h 1 和s p a n 8 0 作为表面活性剂的乳状液膜分别对 4 0 0 0 m g l 、8 0 0 0 m g l 、1 5 0 0 0 m g l 的苯胺水溶液进行处理的提取率，乳液组成 为表面活性剂用量为4 ，内水相为3m o l l 和5 m o l l ，在w 为1 ：2 0 的条件下， 结果如图3 2 1 至3 2 6 。 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 o o51 01 52 0 t i m e ( m i n i 图3 2 1 以t h 一1 和s p a n 8 0 为表面活性剂 的乳液对含4 0 0 0 m g l 苯胺的水溶液提取率 的比较( c h c i = 5 m ) f i g u r e 3 - 2 1c o m p a r i s o nw i t ht h er e m o v a l e f f i c i e n c yo fa n i l i n ef r o ms o l u t i o n s c o n t a i n i n g4 0 0 0 m g lb yt h - 1a n ds p a n 8 0 a ss u r f a c t a n t ( c h c i = 5 m ) t h - 1 ：s p a n 8 0 1 0 0 耋喜。8 。0 重量 4 0 专2 0 o o51 01 52 0 t i m e ( m i n ) 图3 2 2 以t h 1 和s p a n 8 0 为表面活性剂 的乳液对含8 0 0 0 m g l 苯胺的水溶液提取率 的比较( c h c l = 5 m ) f i g u r e 3 - 2 2c o m p a r i s o nw i t ht h er e m o v a i e f f i c i e n c yo fa n i l i n ef r o ms o l u t i o n s c o n t a i n i n g8 0 0 0 m g lb yt h - 1a n ds p a n 8 0 a ss l i r f a c t a n t ( c h c l = 5 m ) t h 一1 ：s p a n 8 0 瞧撼卅 一掌一xuca!o一罄o l e ，o e m 芷 乳状液膜工艺处理染料废水研究一第三章处理苯胺实验研究 1 0 0 妻8 0 暑 6 0 薯4 0 要2 0 o 暑0 比 o51 01 52 0 t i m e ( r e | n ) 图3 - 2 3 以t h 一1 和s p a n 8 0 为表面活性剂的乳液对含1 5 0 0 0 m g l 苯胺的水溶液提取率的 比较( c h c i = 5 m ) f i g u r e 3 - 2 3c o m p a r i s o nw i t ht h er e m o v a le f f i c i e n c yo fa n i l i n ef r o ms o l u t i o n sc o n t a i n i n g 15 0 0 0 m g lb yt h - 1a n ds p a n 8 0a ss u d a c t a