中空纖維更新液膜萃取水溶液中Cu（Ⅱ）的傳質(zhì)性能研究.pdf

1、液膜分離技術(shù)是一項(xiàng)獨(dú)特的分離技術(shù)，它同時(shí)兼具了固體膜分離技術(shù)以及溶劑萃取技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。自從液膜技術(shù)于20世紀(jì)60年代開始發(fā)展至今，液膜技術(shù)一直被認(rèn)為是一項(xiàng)可以應(yīng)用于選擇性分離，濃縮提純，金屬離子、有機(jī)酸、生物活性物質(zhì)的濃縮，以及氣體吸收等領(lǐng)域的新型分離技術(shù)。然而，雖然液膜技術(shù)有諸多優(yōu)點(diǎn)，但長(zhǎng)期以來，液膜的不穩(wěn)定性問題一直未能得到很好解決，從而使其未能實(shí)現(xiàn)廣泛的工業(yè)應(yīng)用。 中空纖維更新液膜(HFRLM)利用中空纖維膜與溶劑相的親合作

2、用，使溶劑相在中空纖維膜一側(cè)的表層形成一層極薄的溶劑相液膜，從而起到分隔料液相與反萃相，并實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)在料液相與反萃相之間的選擇性遷移。它在保持液膜非平衡傳質(zhì)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，既克服了支撐液膜膜液流失的缺點(diǎn)，又避免了乳化液膜工藝的復(fù)雜性。 本文以CuSO<,4>(水)溶液—P204(磷酸二異辛酯)/煤油—鹽酸(水)溶液為研究體系，研究了中空纖維更新液膜的傳質(zhì)性能；考察了中空纖維支撐液膜的傳質(zhì)性能，并對(duì)中空纖維更新液膜和中空纖維支撐液膜在傳

3、質(zhì)性能和穩(wěn)定性上進(jìn)行了初步比較；以阻力串聯(lián)模型為基礎(chǔ)，建立了中空纖維更新液膜的傳質(zhì)模型，并加以驗(yàn)證。本文采用不同膜器，改變兩相流速進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探討了HFRLM的傳質(zhì)性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，HFRLM的單程去除率即可達(dá)19.1％。 考察了HFRLM傳質(zhì)過程的影響因素，包括兩相流速，混合方式，萃取相載體濃度，料液相Cu<'2+>濃度，料液相pH，以及反萃相H<'+>濃度對(duì)總傳質(zhì)系數(shù)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，HFRLM的總傳質(zhì)系數(shù)隨兩相流速的增

4、大而增大，在實(shí)驗(yàn)條件下，總傳質(zhì)系數(shù)受反萃相流速的影響較小，反萃相阻力占總傳質(zhì)阻力的比重較??；HFRLM萃取水溶液中Cu<'2+>的總傳質(zhì)系數(shù)隨載體濃度的增大而增大；隨料液相Cu<'2+>濃度的增大而減??；隨pH的增大先增大后減小，且在pH=4.44處有最大值；隨反萃相H<'+>濃度增大而升高；隨相比的增大而增大，但當(dāng)V<,有機(jī)相>/V<,科液相>>1/10時(shí)，乳化現(xiàn)象嚴(yán)重不利于傳質(zhì)。同時(shí)還研究了HFRLM促進(jìn)遷移過程，循環(huán)實(shí)驗(yàn)時(shí)的傳質(zhì)系

5、數(shù)可達(dá)K<,f>=3.82×10<'-5>m/s。 比較了HFRLM和HFSLM的穩(wěn)定性能，實(shí)驗(yàn)表明，HFRLM保持了HFSLM傳質(zhì)性能好的特點(diǎn)，并且由于更新作用的存在，HFRLM的穩(wěn)定性能優(yōu)于HFSLM。 以阻力串聯(lián)模型為出發(fā)點(diǎn)，建立了中空纖維更新液膜傳質(zhì)過程模型。模型所得的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值符合良好。但受萃取分配系數(shù)變化的影響，傳質(zhì)性能的預(yù)測(cè)存在一定的偏差。中空纖維更新液膜具有高穩(wěn)定性、高選擇性、高滲透性，有效地解決了傳