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以LIX984N为载体的含铜废水液膜处理技术的研究

戴园  
【摘要】: 随着现代工业的迅速发展,产生的含重金属工业废水排放不仅会对环境造成严重污染,还会造成重金属资源的浪费,尤其是排放量较大的含铜工业废水。目前处理含铜废水的传统方法多存在处理效率低、操作复杂、易形成二次污染等缺陷,因此,开发高效的新型处理方法,在处理废水的同时,实现重金属的回收重用,具有重要的实际价值。 本文选用CuSO_4水溶液-LIX984N/煤油-H_2SO_4为实验体系,考察了萃取时间、料液pH值、载体浓度、反萃相中H~+浓度等不同操作条件对萃取分配系数的影响。结果表明,在实验条件下,萃取与反萃均为快速平衡过程。料液pH值低于2.0时,LIX984N萃取的Cu~(2+)萃取分配系数随pH值的升高而快速增大,当pH值大于2.0之后,萃取分配系数受pH值的影响较小。萃取分配系数随着有机相中载体浓度的增大而增大。随反萃相中H~+浓度的增加,反萃分配系数先增加后减小,当反萃相H~+浓度过高时,高浓度硫酸具有的强氧化性会使载体LIX984N氧化分解,萃取效率降低。 采用中空纤维更新液膜技术对模拟含铜工业废水中的铜进行同步去除和回收。考察了料液pH值、载体浓度、相比、反萃相中H~+浓度及流速等因素对HFRLM处理含铜废水效果的影响。通过实验研究得出适宜的操作条件:料液的pH值大于3.0,反萃剂中H~+浓度为4.0mol/L,有机相中载体浓度为10%(v/v),油水比为1:10。在中空纤维更新液膜中,液膜的更新作用强化了管内相的传质过程,因而料液相边界层中的扩散是传质过程的控制步骤,壳程流速对HFRLM传质过程的影响比管程大。 以串联阻力模型为基本出发点,结合传质中的表面更新理论,建立了中空纤维更新液膜的传质模型,给出了相应的经验关联式,模型计算结果与实验结果符合较好。 最后,采用中空纤维更新液膜技术对模拟含铜废水进行了实验室规模的工艺模拟小试实验研究,经7级处理后废水中的铜离子浓度降低到0.9mg/L,达到国家排放标准,去除率超过98.7%,回收液中铜离子的富集倍数达到25倍以上,实现了“逆浓度梯度传质”,表明中空纤维更新液膜技术在含铜废水处理方面有较好的应用前景。本文的研究结果也可为中空纤维更新液膜技术在今后更加深入的研究和应用提供重要依据和指导。


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