硅橡胶膜渗透萃取芳香酸水溶液传质特性研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yaki84
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膜渗透萃取是一种新型的膜分离技术,是膜分离和液液萃取有机结合在一起的新技术。常适用于挥发性有机物以及沸点低的混合物的分离。均质硅橡胶膜管的萃取技术利用水溶液中物质的离解平衡,具有耗能比较低、过程操作简单、环境污染少和系统稳定性高等优点。目前,该技术在处理酚类有机物中的研究较多,而对芳香酸类化合物的研究至今报道的较少。因此,本论文分别以三种芳香酸(苯甲酸、对羟基苯甲酸、对硝基苯甲酸)水溶液为模型污染物,利用均质无孔硅橡胶膜构造新型膜渗透萃取系统,探究不同渗透萃取操作条件分别对三种芳香酸总传质系数(Kov)的影响。本论文建立了以均质无孔疏水性硅橡胶膜为膜材料的缠绕式膜回收反应器和管束式膜传质反应器。利用缠绕式膜回收反应器渗透萃取苯甲酸水溶液,取得了较好的回收效果。管束式膜回收反应器以循环错流方式运行进行膜萃取实验,分别研究了三种芳香酸水溶液的传质特性。根据串联传质阻力模型,探究了膜两侧流动状态、系统运行温度、萃取液pH、原料液初始浓度、料液中外加不同盐以及外加不同种类的酸对Kov的影响。先以苯甲酸为模拟污染物,考察两相流动状态对Kov的影响,实验结果表明:当萃取液侧雷诺数Res≥853,料液侧雷诺数Ref≥26时,该体系的传质阻力主要来自于膜阻。考察其他不同操作条件的影响时,三种芳香酸的实验结果都表明:Kov随着萃取液pH的增大而增大;当系统温度升高时,Kov呈线性增加;当原料液中外加不同的酸(HCl和H2SO4)或盐(NaCl和Na2SO4)时,三种芳香酸在溶液中的分配系数都发生改变,使过程的传质受到影响。针对膜萃取过程中膜内外传质的特点,基于模型,通过实验数据分别测定了三种芳香酸的Kov,并在此基础上,求出了文献及工程中常用的Kov和膜传质通量J的数值模型表达式。在此基础上,对三种芳香酸传质特性结果进行比较。选取的三种芳香酸都是低挥发性物质,膜阻是影响传质的决定因素。三种芳香酸的Kov都随pH和温度的增大而增大。盐度(NaCl和Na2SO4)对三种芳香酸的传质都有明显的促进作用,Na2SO4的作用强于NaCL.当盐浓度达160g/L时,Na2SO4比NaCl的Kov提高了1个数量级。在选取的所有考察因素下,三种物质的Kov的比较结果为:苯甲酸>对羟基苯甲酸>对硝基苯甲酸。
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