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      膜萃取技術處理金屬廢水

      來源: 發布時間:2019-12-05 9251 次瀏覽


        膜萃取是膜過程與液液萃取相結合形成的一種新型傳質分離技術。原料液相和萃取相溶液分別在膜兩側流動,其中一相會潤濕膜并滲透進入膜孔,在膜表面上與另一相形成固定界面層。由于在兩相中存在溶解度差異,溶質會從一相中擴散到兩相界面,先進入膜中的萃取相,再通過(tōng guò)膜孔擴散進入萃取相主體。膜萃取技術中研究(research)較多的是中空纖維液膜萃取。與平板式和管式組件相比,中空纖維膜組件裝填密度(單位:g/cm3或kg/m3)大、比表面積大、占地面積小、成本比較低,非常適合用于處理(chǔ lǐ)金屬離子的稀溶液。Cr鈍化(Deactivation)液中存在的主要金屬離子有Cr3+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、W6+,N.Diban等將中空纖維液膜萃取與電解技術聯用,回收了料液中的Zn。由于Cr3+、Zn2+、Fe2+對pH要求范圍不同,膜萃取過程中的有機萃取相pH控制(control)在2.5左右,將鈍化液中的Z
        N、Fe分離出來。膜生物反應器在污水處理,水資源再利用領域,MBR又稱膜生物反應器(Membrane Bio-Reactor ),是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術。隨著反應的進行,反萃取相的pH達到1.9,在此條件下反萃取相中Fe又被有機相萃取,使反萃取相中的Zn2+純度增大,在后續電解過程(guò chéng)中得到純度更高的Zn,純度約98.48%。
        夏潔進行中空纖維膜萃取分離Ce3+/GOOGLE PR3+的研究,采用未皂化萃取劑P507,通過在水相溶液中加入絡合劑醋酸提高兩種離子的分離因子,實驗結果表明,Ce3+、Pr3+的萃取率可分別達到94.76%、98.17%,分離因子達到3.43。膜生物反應器膜分離技術與生物處理技術有機結合之新型態廢水處理系統。以膜組件取代傳統生物處理技術末端二沉池,在生物反應器中保持高活性污泥濃度,提高生物處理有機負荷,從而減少污水處理設施占地面積,并通過保持低污泥負荷減少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池內之膜分離設備截留槽內的活性污泥與大分子有機物。膜生物反應器系統內活性污泥(MLSS)濃度可提升至8000~10,000mg/L,甚至更高;污泥齡(SRT)可延長至30天以上。T.Wannachod等通過中空纖維支撐液膜從混合稀土的氨氮水(Nitric acid)溶液(acid solution)中萃取Nd,并建立傳質分離模型。結果表明Nd的提取率和分離率分別達到95%、87%,而且實驗結果與模型模擬(定義:對真實事物或者過程的虛擬)結果基本一致。S.Suren等以D2EHPA為萃取劑,HCl為反萃取劑,通過中空纖維支撐液膜技術從含1mg/LPbCl2和Pb2的稀溶液中萃取Pb2+,并設計膜萃取數學模型。結果表明,Pb2+的萃取率達97%,反萃取率30%以上,且實驗結果與模型模擬結果平均偏差低于3%。
        S.Dixit等從酸性(acidity)核廢料中回收低濃度的U,并使用尺寸為D6.35cm×20.32cm和D10.16cm×33.02cm兩種不同規模的膜接觸器(contactor)進行試驗,實驗(experiment)過程中建立了合理的數學模型,以便實現裝置的大規模工業化應用,研究結果表明U的回收率達98%以上,根據建立的模型預測的結果與不同規模的膜接觸器實驗結果基本吻合。膜生物反應器膜分離技術與生物處理技術有機結合之新型態廢水處理系統。以膜組件取代傳統生物處理技術末端二沉池,在生物反應器中保持高活性污泥濃度,提高生物處理有機負荷,從而減少污水處理設施占地面積,并通過保持低污泥負荷減少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池內之膜分離設備截留槽內的活性污泥與大分子有機物。膜生物反應器系統內活性污泥(MLSS)濃度可提升至8000~10,000mg/L,甚至更高;污泥齡(SRT)可延長至30天以上。
        在應用于回收廢液中的金屬離子的多種膜分離技術中,學者們對中空纖維膜萃取技術研究(research)較多,這項技術對溶液中低濃度的金屬離子也有比較高的萃取率,可通過(tōng guò)萃取劑種類、濃度、料液pH等參數改變實現不同金屬離子的分離,在金屬離子分離和提取方面有較大的優勢。除上面所述,近年來學者們還研究了中空纖維膜萃取技術在Hg2+、Ni2+、Cu2+、Cs+等金屬離子回收中的應用,獲得了較好的結果。與傳統液膜萃取相比,中空纖維膜萃取技術解決了乳化液膜和支撐(sustain)液膜的穩定(解釋:穩固安定;沒有變動)性(The stability of)問題,避免相間泄露和乳化型二次污染,節約萃取劑。另外膜萃取技術對膜的浸潤性能有較高的要求,膜兩側溶液不能互滲,分離完成需要進行萃取劑和反萃取劑的回收利用。建立合理的傳質分離模型有助于中空纖維膜萃取在工業中的推廣。
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