CWL-M萃取设备中空纤维膜萃取法处理含酚废水
工业含酚废水来源广、数量多、危害大，它的排放给环境带来了严重的污染。水中酚浓度> 10 mg/L，鱼类等水生物不能生存;酚浓度> 100 mg/L的水用于灌溉，会导致农作物减产甚至绝收。含酚废水在我国水污染控制中被列为重点解决的有害废水之一。因此，大力开展含酚废水的治理研究，不断改进含酚废水的治理技术，具有十分重要的意义。目前含酚废水的治理方法主要有物化法、化学法、及生化法三大类。各种方法的优缺点在文献中已有介绍。中空纤维膜萃取技术是将膜分离与液液萃取相结合的一种新型分离技术，主要优点是可以处理废水中高浓度的挥发酚。（CWL-M萃取设备中空纤维膜萃取法处理含酚废水）
今采用中空纤维膜萃取技术对含酚废水进行处理研究，找到了较为合适的膜器结构和实验条件。该方法可适用于不同浓度的含酚废水处理。在选定的条件下，可使污水中的酚含量降至50 mg/ L以下。
1实验部分
1. 1仪器及试剂实验所用中空纤维膜采用干一湿法纺丝工艺自制，所制的膜为非对称结构所用膜器的参数列表1。膜材料为聚偏氟乙烯。
废水水样取自某焦化厂，酚浓度为1 223 mg/L酚含量分析采用4-氨基安替比林比色法，仪器为752型紫外光栅分光光度计。
1.2实验方法
实验流程见图1。含酚废水由泵进人膜器经流量计后重新回到废水罐。萃取剂(50%煤油+50 %磷酸三丁酯)在膜器和萃取剂贮罐之间循环。系统采用的聚偏氟乙烯中空纤维膜是一种典型的疏水膜，在膜的微孔中浸满萃取剂，当废水流过膜面时，两相逆向流动，膜界面发生传质，在浓度梯度的推动下，废水中的酚源源不断地进人萃取剂中，这样废水中的酚浓度越来越低，萃取剂中酚的浓度越来越高，直到两相浓度达到平衡。维持水相压力大于萃取相压力约0. 01 MPa，以防止两相渗漏。每隔30 min~60 min从废水贮罐中取样分析酚的浓度。（CWL-M萃取设备中空纤维膜萃取法处理含酚废水）
实验的工艺条件为:废水体积1 600 mL，萃取剂体积800 mL，废水流量2 L/h一5 L/h，萃取剂流量2 L/h一4 L/h，系统压差维持在0.01 MPa。
2结果与讨论
2.1废水中的酚浓度随苹取时间的变化
废水中的酚浓度随萃取时间的变化曲线见图2
由图2可见，废水中的酚浓度随着萃取时间的延长而逐渐下降，废水中的酚含量从1 223 mg/L降低到45 mg/L，去除率达到96.3%。在开始的前3h内下降趋势十分显著，此后，下降的速率逐渐减慢，到最后3h下降基本平缓。这是由于在萃取刚刚开始时，萃取剂是新鲜的，萃取剂中的酚浓度为0，而废水酚的浓度又最高，两相间的浓度梯度最大，故在萃取刚开始时其浓度下降十分明显，随两相中酚浓度的变化，萃取推动力逐渐减小，表现为曲线下降速度减缓，最后两相间浓度基本达到平衡，废水中的酚浓度基本不变。
2.2孔径、孔隙率对萃取速率的影响
实验中发现，在相同的操作条件下，增大膜的孔径和孔隙率可以提高膜萃取的速率。如果膜的孔径和孔隙率太大，便可引起两相间的渗漏。对不同孔径和孔隙率的膜器进行了膜萃取实验，结果表明，当选用膜器2时，很难控制膜的两相间的压差，而采用膜器1时，两相间的渗漏可得到较为有效的控制，使萃取在膜界面上进行。（CWL-M萃取设备中空纤维膜萃取法处理含酚废水）
2.3水相流速对总传质系数的影响
在实验操作范围内，固定萃取相流速，随着水相流速的增大，总传质系数也相应增大。根据戴酞元等的研究成果，总传质系数可以用下式来表示:
从上式可见，总阻力(总传质系数的倒数)是由水相阻力、膜的阻力和有机相阻力叠加而成。
这一现象可解释为:在给定的膜器中，膜的阻力是固定的，当维持有机相流速不变时，有机相阻力也固定不变，因此总传质系数可化为:
式中除。，是变量外，其他参数都已确定，可见随着水相流速的增加，加大了废水在中空纤维膜中的湍流程度，有利于扩散，使总传质系数增大。
2.4萃取相流速对总传质系数的影响
固定水相流速，随着萃取相流速的增大，总传质系数无明显变化。这是由于在这种情况下总传质系数可化为:
式中除u。是变量外，其他参数都已确定，萃取相流速对总传质系数无明显影响，这一现象表明萃取相阻力与水相阻力相比，其所占的比例是很小的。这就进一步说明聚偏氟乙烯疏水膜的传质阻力主要来自水相，因此加大水相流速可以强化传质。（CWL-M萃取设备中空��维膜萃取法处理含酚废水）
3结论
通过用聚偏氟乙烯中空纤维膜器对含酚废水进行膜萃取的实验研究，可以得出如下结论:
(1)中空纤维膜萃取法处理含酚废水是一种较为有效的方法，经过萃取废水中酚的浓度一可以从1 223 mg几降低到45 mg/L，去除率达到96%以上。
(2)对于疏水膜体系中的膜萃取，传质阻力主要来自水相，因此加大水相流速可以强化传质。
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