有機(jī)酸的聚硅氧烷膜滲透萃取特性研究.pdf

1、滲透萃取（Pertraction，PT）是固定膜界面萃取中比較前沿的一種技術(shù)。膜材料為具有選擇性的無孔致密膜，能夠應(yīng)用于水中有機(jī)物的萃取回收，同時可將有機(jī)物與無機(jī)離子有效分離，從而實現(xiàn)含鹽水的回用和有機(jī)廢水的生化處理。國內(nèi)外對于滲透萃取技術(shù)用于有機(jī)物處理的研究多涉及工藝條件及傳質(zhì)過程，而對于膜選擇性萃取有機(jī)物機(jī)理以及復(fù)合膜組件處理廢水的研究較少。
　　滲透萃取膜對有機(jī)物的選擇透過性與有機(jī)物本身的性質(zhì)密切相關(guān)，采用分子結(jié)構(gòu)參數(shù)對有機(jī)

2、物分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量描述，將抽象的物質(zhì)結(jié)構(gòu)特性參數(shù)化，有利于解釋影響膜萃取有機(jī)物的本質(zhì)因素。本文以聚硅氧烷膜---聚二甲基硅氧烷膜（PDMS膜）、聚甲基乙烯基硅氧烷膜（PVMS膜）、聚甲基苯基硅氧烷膜（PPMS膜）為滲透萃取膜材料，選取有機(jī)廢水中常見的一類有機(jī)物---有機(jī)酸作為研究對象，結(jié)合目前廣泛應(yīng)用的10種有機(jī)物結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行膜萃取特性研究，研究有機(jī)物結(jié)構(gòu)參數(shù)與其在膜中萃取效果的關(guān)系，探討膜萃取的機(jī)理及主要影響因素。根據(jù)萃取實驗及透過實

3、驗研究結(jié)果，選取一種膜材料來萃取單一組分有機(jī)酸廢水，同時組件復(fù)合膜組件處理混合有機(jī)酸廢水，研究外部運行條件對滲透萃取過程的影響；基于實際廢水處理進(jìn)行電解-膜耦合工藝的摸索。
　　主要結(jié)論如下：（1）通過三種膜對有機(jī)酸的滲透萃取研究發(fā)現(xiàn)，PVMS膜和PPMS膜相較于PDMS膜對有機(jī)酸有較好的萃取效果。（2）結(jié)構(gòu)參數(shù)與膜萃取效果的關(guān)系研究中：辛醇-水分配系數(shù)和溶解度對三種膜萃取有機(jī)酸影響顯著。膜對有機(jī)酸的萃取率總體趨勢是隨著lgP的增

4、大而逐漸增大的，隨著溶解度S的增大而下降的。有機(jī)物分子摩爾體積（Vm）、分子極化率（a）、解離常數(shù)（pKa）、最正電荷（q+）及最高軌道能量（EHOMO）對膜的萃取有一定的影響，但不是影響膜萃取的主要因素。（3）膜萃取高含鹽戊酸廢水，隨著戊酸質(zhì)量濃度的增大，其去除率先增加后降低，正戊酸質(zhì)量濃度為7％時去除率可以達(dá)到94%；正戊酸質(zhì)量濃度為2%時，膜對正戊酸的回收率可達(dá)到45.8%。化學(xué)反應(yīng)力可以提高膜萃取效率。在料液循環(huán)流速為1~20m

5、L/min變化時，隨循環(huán)流速的增大，正戊酸的去除率和回收率都相應(yīng)增加，實際工程中可通過適度地提高流速，增強(qiáng)有機(jī)物的分離效果。（4）復(fù)合膜組件處理模擬含鹽混酸廢水，當(dāng)料液有機(jī)物質(zhì)量濃度在100.5~2171.5mg/L的范圍時，其去除率在約380.5mg/L時達(dá)到最大值。當(dāng)進(jìn)水流速在5~20mL/min范圍內(nèi)變化時，去除率在16mL/min時效果較好。萃取液pH值對有機(jī)酸的去除效果影響顯著，當(dāng)萃取液pH值由10.5變至13.5時，有機(jī)酸去