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《重庆大学》 2003年
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镉离子在液膜体系中的传输动力学研究

周堃  
【摘要】: 液膜分离技术是一种极具潜力的膜分离技术。相比于有机高分子固态膜,采用液膜进行物质的分离具有更高的选择性和更大的通量,而且液膜分离技术模拟实现了生物膜的定向传输。本文实验研究了以磷酸三丁酯为流动载体的整体液膜体系及支撑液膜体系选择性传输镉离子的宏观行为,并且对镉离子迁移过程的动力学规律进行了理论探讨。 整体液膜传输镉离子的实验研究中,考察了料液相硝酸浓度、回收相乙酸铵浓度、液膜相磷酸三丁酯浓度以及料液相阴离子种类对镉离子迁移过程的影响。结果表明:(1)料液相中硝酸浓度过高或者过低都不利于镉离子的迁移;(2)回收相中乙酸铵浓度增加有利于镉离子的迁移;(3)液膜相中磷酸三丁酯浓度增加有利于镉离子的迁移;(4)料液相中必须有碘离子存在,镉离子的迁移才能进行。 整体液膜中镉离子迁移过程的动力学理论研究表明:(1)镉离子在整体液膜体系中的迁移过程遵循同向迁移机理;(2)料液相与回收相溶液之间的氢离子浓度之差是镉离子迁移的动力;(3)镉离子的迁移过程是化学反应与扩散同时进行的复杂过程。忽略扩散过程对镉离子迁移过程的影响,假设镉离子的迁移速率只取决于络合反应的速率。根据这一假设并参照连串反应的动力学方程,推导得到镉离子迁移过程的动力学方程,此方程与实验结果存在一定差异。将镉离子迁移过程看作化学反应促进的扩散过程,并假设化学反应的速率远大于扩散的速率,得到镉离子在整体液膜体系中的传质方程。根据传质方程可知,料液相与回收相溶液之间镉离子与氢离子的浓度积之差决定镉离子通量的大小。 支撑液膜传输镉离子的实验研究中,考察了料液相硝酸浓度、回收相乙酸铵浓度、支撑体的孔隙率以及液膜相磷酸三丁酯浓度对镉离子迁移过程的影响。结果表明:(1)料液相中硝酸浓度增加不利于镉离子的迁移;(2)回收相乙酸铵浓度增加有利于镉离子的迁移;(3)提高支撑体的孔隙率有利于镉离子的迁移。(4)液膜相磷酸三丁酯浓度高于或低于30%(体积比)都不利于镉离子的迁移。 支撑液膜中镉离子迁移过程的动力学理论研究表明:(1)支撑液膜传输镉离子的机理与整体液膜传输镉离子的机理相同;(2)可以采用稳态假设分析镉离子的迁移过程;(3)料液相中某一时刻镉离子浓度与初始镉离子浓度比值的对数与时间成线性关系。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O643.1

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