反萃相预分散支撑液膜分离六价铬及其传质机制研究

发布时间：2025-05-28 01:32

　　2011年,《重金属污染综合防治“十二五”规划》正式拉开了重金属污染治理的序幕,严峻的污染态势使得污染防治之路任重而道远。目前常用的Cr(VI)处理技术发展多年,寻求技术突破也遇到了一定的瓶颈。近年来能够同步去除并回收水中重金属的强化萃取技术-液膜法的衍生正引发着市场的青睐。本文利用萃取法和反萃相预分散支撑液膜法(SLMSD)对水中Cr(VI)进行了去除,分析了传质动力学特征,建立了液膜萃取的总传质系数模型,并利用模型对传质机制进行了讨论,为液膜技术在重金属资源化分离回收领域的应用奠定了理论基础。在络合萃取过程中,探讨了温度、p H、酸性介质、平衡时间等萃取平衡热力学参数对Cr(VI)分离的影响,并对共存物质的干扰作用进行了考察。证明了三(辛-癸)烷基叔胺(N235)是一种低耗、高选择性的Cr(VI)萃取剂,萃取反应属于快速的化学反应过程。在25℃的条件下,0.004 mol·L-1的N235对p H为1.0的Cr(VI)盐酸溶液萃取20 min后,0.1 g·L-1的Cr(VI)去除率可达100%。利用0.1 mol·L-1的Na OH对负载萃合物的萃取体系进行反萃后,反萃率大于96%...

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及来源
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 课题来源
    1.2 含铬废水的污染现状及处理方法
        1.2.1 铬元素的性质及存在形态
        1.2.2 含铬废水的来源及污染现状
        1.2.3 含铬废水的处理方法
    1.3 萃取法分离回收金属离子的发展现状
        1.3.1 溶剂萃取法分离回收金属离子的发展概况
        1.3.2 液膜法分离回收金属离子的发展概况
        1.3.3 液膜法分离回收金属离子的技术现状
    1.4 中空纤维支撑液膜分离回收金属离子的数学模型
        1.4.1 扩散传质通量模型的应用现状
        1.4.2 管程、壳程中流体流动传质模型的应用现状
    1.5 课题的主要研究内容及技术路线
        1.5.1 课题的目的和意义
        1.5.2 课题的主要研究内容
        1.5.3 课题技术路线
第2章 实验材料及方法
    2.1 实验试剂与仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验装置与实验方法
        2.2.1 溶剂萃取实验方法
        2.2.2 萃取动力学反应装置及实验方法
        2.2.3 液膜萃取装置及实验方法
    2.3 主要检测项目与仪器分析
        2.3.1 金属离子浓度的测定
        2.3.2 傅立叶变换红外光谱分析
        2.3.3 核磁氢谱分析
        2.3.4 扫描电镜分析
        2.3.5 弹性系数的测定
        2.3.6 粘度分析
    2.4 萃取性能的评价方法
        2.4.1 分配系数
        2.4.2 去除率
        2.4.3 回收率
        2.4.4 萃取速率
    2.5 数学分析方法
        2.5.1 灰色关联分析法
        2.5.2 响应曲面法
第3章 萃取体系的构建及对水中铬(VI)的去除性能
    3.1 引言
    3.2 萃取体系的建立
        3.2.1 萃取剂的选择
        3.2.2 N235结构表征
        3.2.3 稀释剂的选择
        3.2.4 煤油和正庚烷结构表征
    3.3 萃取体系的再生及循环再利用性
        3.3.1 萃取体系的再生
        3.3.2 萃取体系的循环再利用性
    3.4 溶剂萃取过程中主要影响因素分析
        3.4.1 酸性介质的影响
        3.4.2 p H与N235浓度的影响
        3.4.3 温度的影响
        3.4.4 萃取平衡时间的影响
        3.4.5 萃取平衡等温线
        3.4.6 共存物质的干扰作用
    3.5 本章小结
第4章 反萃相预分散支撑液膜去除回收水中铬(VI)的性能
    4.1 引言
    4.2 液膜分离方法及分离体系的选择
        4.2.1 液膜分离方法的选择
        4.2.2 液膜分离体系的选择
        4.2.3 膜接触器类型的选择
        4.2.4 铬(VI)在反萃相预分散支撑液膜中扩散的迁移方程
    4.3 体系液体流态和物化性质对铬(VI)迁移的影响
        4.3.1 液体流动状态对铬(VI)迁移的影响
        4.3.2 体系物理性质对铬(VI)迁移的影响
        4.3.3 体系化学性质对铬(VI)迁移的影响
        4.3.4 共存无机阴离子对液膜萃取铬(VI)的影响
    4.4 液膜运行的稳定性及膜特性的变化
        4.4.1 液膜运行的稳定性
        4.4.2 膜特性的变化
    4.5 本章小结
第5章 反萃相预分散支撑液膜分离铬(VI)的传质机制
    5.1 引言
    5.2 N235萃取水中铬(VI)的反应机制与传质动力学
        5.2.1 N235萃取水中铬(VI)的反应机制
        5.2.2 N235萃取水中铬(VI)的传质动力学
    5.3 灰色关联度与响应曲面分析操作条件的显著性和交互性
        5.3.1 灰色关联分析影响萃取速率的主要因素
        5.3.2 响应曲面分析因素间的交互性
    5.4 反萃相预分散支撑液膜萃取水中铬(VI)的过程建模
        5.4.1 反萃相预分散支撑液膜分离铬(VI)的传质过程
        5.4.2 总传质系数模型的建立
        5.4.3 总传质系数模型的验证
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
个人简历



本文编号：4047868