基于非離子型表面活性劑的新型濁點(diǎn)萃取的研究.pdf

1、隨著環(huán)保意識(shí)的增加，有關(guān)以多環(huán)芳烴(Polycyclicaromatichydrocarbons，PAHs)為代表的水中低濃度污染物的分離與預(yù)濃縮研究逐漸成為人們關(guān)心的熱點(diǎn)。但傳統(tǒng)的分離方法面對(duì)這些通常以ppm，甚至ppb級(jí)濃度出現(xiàn)的痕量(trace-level)危險(xiǎn)物質(zhì)時(shí)，分離性能往往較低，且具有較高的能耗和處理成本。濁點(diǎn)萃取(CloudPointExtraction，CPE)作為一種近年來(lái)新興的分離方法具有低成本、高效率、綠色環(huán)保的

2、特點(diǎn)，且已被證明對(duì)多種痕量物質(zhì)具有高效的分離性能，因此應(yīng)用于水處理將成為其進(jìn)一步發(fā)展的重要方向。然而，在將它由實(shí)驗(yàn)室試管級(jí)操作放大成為一種面向較大體積的水處理方法后，卻表現(xiàn)出十分低的分離性能。 本文針對(duì)傳統(tǒng)CPE中因使用性能不佳的傳統(tǒng)非離子型表面活性劑所帶來(lái)的巨大的表面活性劑富集相水含量、基于處理能力十分有限的離心操作的相分離過(guò)程和效率低下的反萃取過(guò)程等關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)中存在的瓶頸，進(jìn)行了較為深入的研究。通過(guò)開(kāi)發(fā)新工藝而實(shí)現(xiàn)了CPE

3、在連續(xù)水處理中的高效率應(yīng)用，并擴(kuò)大了其可分離物質(zhì)范圍。首先分析了表面活性劑結(jié)構(gòu)與水含量的影響后，對(duì)CPE中所使用的表面活性劑進(jìn)行了重新選擇。通過(guò)使用具有柔性主鏈結(jié)構(gòu)的聚醚型有機(jī)硅表面活性劑作為萃取介質(zhì)，形成了更疏水、結(jié)構(gòu)更緊密的膠束結(jié)構(gòu)，獲得了較傳統(tǒng)非離子型表面活性劑明顯更低的表面活性劑富集相水含量和體積。同時(shí)，該表面活性劑對(duì)較寬濃度范圍內(nèi)的PAHs可獲得近100％的萃取率，且基于其更低的表面活性劑富集相體積，對(duì)應(yīng)的表面活性劑富集相中P

4、AHs濃度可高達(dá)700mg/L至800mg/L，而獲得了迄今文獻(xiàn)報(bào)道最高的PAHs濃縮因子(30-40)和較高的分配系數(shù)(2.5-2.9(Log(Kd)))。 而后，通過(guò)向CPE過(guò)程分別引入超聲波作用和攪拌操作來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的處理能力有限的離心操作，開(kāi)發(fā)了兩種可適用于大體積水處理和連續(xù)操作的新型CPE工藝：超聲波輔助濁點(diǎn)萃取(Us-CPE)和攪拌輔助濁點(diǎn)萃取(S-CPE)。結(jié)合選擇適合的表面活性劑，兩種新型CPE過(guò)程與傳統(tǒng)的離心操作

5、相比，在同等表面活性劑濃度下，均可獲得更低的表面活性劑富集相水含量、速度相當(dāng)或更快的相分離過(guò)程，同時(shí)在PAHs模擬廢水處理中可獲得更高的分配系數(shù)。而后，使用恒流泵和特制的萃取塔，成功對(duì)兩種新型CPE技術(shù)進(jìn)行了中試規(guī)模試驗(yàn)，并應(yīng)用于低濃度PAHs廢水的連續(xù)處理中。兩連續(xù)過(guò)程均可在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并在大多數(shù)實(shí)際PAHs廢水的濃度范圍內(nèi)(＜20mg/L)，均可獲得與間歇操作相當(dāng)、甚至更佳的萃取性能，且萃取性能隨著萃取塔容積的增加而上

6、升。 同時(shí)，基于反膠束技術(shù)開(kāi)發(fā)了適用于連續(xù)CPE處理過(guò)程的新型CPE反萃取工藝。與傳統(tǒng)的基于液液萃取的反萃取技術(shù)相比，避免了高能耗輔助工藝(如超聲波、微波)的使用，同時(shí)可為表面活性劑和被萃取物均提供了近100％的回收率。 最后，通過(guò)將濁點(diǎn)萃取技術(shù)和絡(luò)合萃取相結(jié)合，成功將CPE技術(shù)拓展至以醋酸為代表的親水性有機(jī)酸的分離中。新工藝使用膠束溶液代替?zhèn)鹘y(tǒng)絡(luò)合萃取中的有機(jī)稀釋劑，以增容絡(luò)合劑與醋酸形成的絡(luò)合物，而后結(jié)合CPE的相分