乳状液膜萃取-催化氧化-混凝法处理H酸废水工艺及传质过程的研究

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近几年的研究表明,由于乳状液膜萃取法具有类似固体膜的作用和溶剂萃取的操作方式,具有高选择性、高效率、低消耗、分离速度快、能实现废水中有用物质的资源化等特点,因而在环保治理中的应用越来越广泛.H酸废水属高浓度难生化降解有机废水,有关液膜萃取法处理H酸废水的研究报道极少.本文通过对H酸液膜传质机理、液膜组成、液膜萃取影响因素、液膜萃取工艺条件以及Fenton试剂化学氧化、混凝工艺系统的考察,开发了液膜萃取-催化氧化-混凝法处理H酸废水的工艺,为乳状液膜萃取法进一步的工业化奠定了基础.针对H酸废水,实验筛选并确立了以Span-80、FSN-100为复合表面活性剂、TOA为载体、NaOH为内相试剂、异辛醇为助剂、煤油为膜溶剂的乳状液膜体系处理H酸废水,认为氟表面活性剂的添加使得液膜更趋于稳定,具有提高COD去除率的"协同效应".实验考察了液膜组成和操作条件,如乳水比、油内比、外相废水pH、内相试剂浓度等对H酸废水COD去除率的影响,并对操作条件进行了优化,COD去除率达78.8%.在膜配方和操作条件中,对COD去除率影响程度从大到小的顺序为:乳水比R<,ew>>外相废水pH>表面活性剂与助剂配比>油内比R<,oi>,其中,乳水比R<,ew>和外相废水pH影响显著.在液膜分离H酸废水操作条件研究的基础上,证实了实验条件下液膜传质过程为同向迁移机理.采用双膜扩散模型,建立了对扩散影响下的膜相传质系数的数学模型,认为乳水比、油内比、搅拌转速对传质系数的影响不大,传质系数的大小主要取决于液膜组成.采用多级逆流萃取操作,实验表明在三次逆流萃取的条件下,总COD去除率为82.2%.采用低压电破乳操作,认为在低压下进行破乳可行,破乳后的油相可以重复使用,这对液膜分离的工业应用具有一定的现实意义.实验针对液膜处理后的废水,应用H<,2>O<,2>-Fe<2+>试剂化学氧化和混凝的原理,分别对氧化反应动力学、氧化反应操作和混凝操作条件进行了研究,氧化和混凝的总COD去除率为94.8%.由此看来,采用乳状液膜萃取-催化氧化-混凝法处理COD为20000mg/L的H酸废水,出水COD值为185mg/L,总COD去除率为99.1%,达到污水综合排放标准GB8978-1996二级标准.通过对液膜萃取-催化氧化-混凝法处理H酸废水的工艺条件研究,初步设计了液膜萃取-催化氧化-混凝工艺处理H酸废水的工艺流程方案,并对其工艺和经济性进行了可行性分析.
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