液膜分离技术及其在工业废水处理中的应用 3页

化学工程师ChemicalEngineer2014年第O5期善文章编号：1002—1124(2014)05—0055—03一钶_‘l：：液膜分离技术及其在工业废水蘧处理中的应用王东，韩洋z(1．中国石油辽河油田华油公司环保节能技术研究所．辽宁盘锦124010；2．中国石油辽河油田供水公司．辽宁盘锦124010J摘要：本文介绍了液膜分离技术的发展简史，概述了液膜的组成与分类，并简要分析了液膜分离技术的分离机理。随后重点评述了液膜分离法处理含酚废水、含氰废水及有毒重金属废水的方法及处理效果。关键词：液膜分离；工业废水；废水处理中图分类号：X703．1文献标识码：ALiquidmembraneseparatingtechniqueanditsapplicationinindustrialwastewaterWANGDongI,HANYang2(1．EnvironmentalProtectionandEnergy-SavingTechnologyGraduateSchoolofHuayouCo．ofLiaoheOilfieldofPetrolChina，Panjin124010，China；2．WaterSupplyCo．ofLiaoheOilfieldofPetrolChina，Panjin124010，China)Abstract：Inthispaperthebriefhistoryofliquidmembraneseparatingtechniquewasintroduced，thecompo-nentandclassifyingweresummarized，andtheseparatingmechanismisanalysed．Thearticlemainlycommentsontheliquidmembranetreatmentmethodsandremovingresultsofthewastewaterofphenol，cyanogen，andpoi-sonousheavymetals．Keywords：liquidmembraneseparation；industrialwastewater；wastewatertreatment液膜(LiquidMembrane)作为一项新型的分离面，液膜分离技术已日趋成熟，对某些特殊废水(如技术被广泛研究始于上世纪60年代。早在上世纪有毒重金属废水等)有着很好的处理效果。3O年代，Osterbout用一种弱有机酸(quiaco1)作载体，发现了钠与钾透过含有该载体的“油性桥”的现1液膜分离机理象。根据溶质与“流动载体”(mobilecarrier)之间的以乳状液膜为例，根据膜相中是否含有载体可可逆化学反应，提出了促进传递(facilitatedtrans—分为非流动载体液膜和流动载体液膜I¨。其促进传port)概念。进入上世纪50年代后，这一传递现象被递机理见图1。许多实验研究进一步证实。上世纪60年代中期，Bloch等采用支撑液膜(supportedliquidmembrane，料液SLM)研究了金属提取过程，Ward与Robb研究了CO与O：的液膜分离，他们将支撑液膜称为固定化试剂(试剂(液膜(immobilizedliquidmembrane，ILM)。黎念之在用duNuoy环法测定含表面活性剂水溶液与油溶液A+R2A+之间的界面张力时，观察到了相当稳定的界面膜，由此开创了研究液体表面活性剂膜(1iquidsurfac—tantmembrane)或乳化液膜(emulsionliquidmem—(a)非流动载体的液膜(b)含流动载体的液膜brane，ELM)的历史。如今，液膜分离技术已越来越图1液膜分离机理广泛地应用于工业领域，尤其在工业废水处理方Fig．1Liquidmembranemechanism(a}Liquidmembranewithout(b}Liquidmembranewithinmobilecarriermobilecarrier收稿日期：2014—02—11作者简介：王东(1981一)，男，籍贯山东沂源，硕士，工程师，2008年当液膜中不含流动载体时，通过在乳状液形成获得江西理工大学环境工程专业工学硕士学位，主要研究液膜的封闭相中引起一个选择性不可逆反应，使特方向：含油废水处理与油泥处理。至今已发表论文3篇，获定的迁移溶质或离子与封闭相中的另一部分相互公司级技术创新一、二等奖各一项。n王东等：液膜分离技术及其在工业废水处理中的应用2014年第05期作用，变成一种不可逆扩散穿过膜的新产物。从而理方法成本高，也不易达到国家排放标准。许多学使封闭相中的渗透物浓度实质为0，保持渗透物在者对此做了大量实验研究，如李玉萍等提出非流液膜两侧有最大的浓度梯度，此即促进输送，也叫I动载体液膜法分离富集氰化物的新方法。用型促进迁移【。ul3B／ENJ3029(双烯丁二酰亚胺／聚胺)、液体石使用含流动载体的液膜时，其实质上是流动选蜡、磺化煤油和内相NaOH溶液的液膜体系，分离择性可逆反应，极大的提高了渗透溶质在液膜中的富集氰化物。水中的HCN扩散穿透液膜、迁移到内溶解度，而且增大了膜内浓度梯度，从而提高了输相中，与内相中Na0H溶液生成NaCN(非渗透物)、送效果。这种机理叫载体输送，又叫II型促进迁移。CN一不断浓缩到内相中，使排放出的工业废水含氰液膜分离能使浓缩和分离两步合二为一同时进行，化物不超过0．5mg·L～，达到国家排放标准。该法操这是分离科学中的一个重要突破【引。作简单、快速，设备投资低廉，成本低，能使含有0．12—160mg·IJ-的氰化物，经过该液膜处理后，氰的去2液膜分离技术在工业废水处理中除率为99．5％(高浓度氰化物废水可用2次液膜处的应用理，氰的去除率在99．97％以上)。2．3液膜法处理重金属废水2．1液膜法处理含酚废水重金属废水主要是来自矿山、冶炼、电解、电酚是重要的基本有机化工原料，又是一类毒害镀、农药、医药、油漆、颜料等企业排出的废水。对含性很强的物质，含酚废水主要来自焦化、冶金、化工有毒重金属离子废水的处理，目前，液膜分离技术合成、石油炼制、合成树脂等生产过程。对含酚废水得到了很好的应用，并取得了良好的处理效果。由的主要处理方法有生化法、化学氧化法、吸附法和于废水中所含重金属离子如Ni2+、Cd2+．Cr6+、Pb、液膜法等，其中液膜法具有效果好、费用低等优点，Hg2+等虽然对人类有很大毒性，但又是贵重工业原无论是对低浓度(100200mg·L～，多采用生化法处料，采用液膜分离方法，可以回收废水中所含金属理)还是高浓度(200—2000mg·L～，多采用溶剂萃取离子，既治理了环境，又产生了经济效益。法处理)的含酚废水都适用，并可同时获得含酚钠(1)去除镍余晓皎等【l采用内耦合大块液膜盐的浓缩液，且无二次污染，具有很大的现实意义。分离技术，考察了搅拌速度、料液项pH值、体系温对含酚废水的处理，许多学者做了卓有成效的度、载体浓度对镍(Ⅱ)迁移率的影响，并研究了以研究。如秦非，】以苯酚废水为膜外相、NaOH水溶烷基膦酸为载体的液膜中镍(Ⅱ)的迁移规律。该法液为内水相、煤油为溶剂、兰一113B／Span一80为混合在最佳分离条件下，镍可有效从体系中分离并富集表面活性剂的液膜体系处理酚质量浓度为1120起来，利用该法不但可以去处废水中的镍，而且还mg·L的印染厂含酚废水，除酚率可达99％。目前，可以回收金属镍，使镍得以循环利用。我国在液膜除酚技术方面已进入工业应用阶段。(2)去除镉陈丙义等提出以正十六胺为载体，ZHANG等以LMS一2为表面活性剂，煤油为膜溶剂，Span一80为表面活性剂的乳状液膜体系迁移镉。在NaOH为内相试剂的乳液膜体系，能将1000mg·I『的合适条件下，其迁移率达99％以上。该法利用液膜含酚废水浓度降至0．5mg·L以下，去除率达99．分离技术，在最佳条件下，可使镉离子从废水中有5％，破乳后，可从内水相回收酚钠盐。江景文等对太效迁移出来，从而与体系中的其他金属离子分离开原焦化厂含酚废水采用液膜法进行处理，建成一套来。日处理废水1．7t的中试装置，采用兰113B一煤油(3)去除铬马文静等[6l，采用液膜分离技术处一NaOH膜体系，经二级处理，使含酚量为理含Cr6+质量浓度为200—1000mg·L的废水，考察了500—1000mg·L的废水下降到0．5mg·L以下。膜溶剂、载体、内水相、外水相、pH值、乳水比(乳液液膜法处理含酚废水现已完成试验室试验、中与废水体积比)等因素对处理效果的影响，通过正试及扩大规模的试验。证明这种方法可替代生化法交实验得出最佳实验条件。在最佳条件下，cr6+的去和溶剂萃取法，适用于不同浓度含酚废水的处理。除率可达98-4％。2．2液膜法处理含氰废水(4)去除铅魏振枢等【哒择磷酸三丁~(TBP)氰化物是剧毒物质，一般来自化工、电镀、选作为萃取载体，Span一80、LI13B作为乳化剂，对铅浓矿、炼焦和冶炼等生产过程。对含氛废水的常用处度为6．04×10-4mol·L的废水溶液进行优化处理，n2014年第05期王东等：液膜分离技术及其在工业废水处理中的应用57铅浓度可降至6．14X10-6mol·L-，萃取率达99％以间，却得到了长足发展，尤其是乳状液膜分离技术。上。由此可知，液膜分离法对铅离子亦有着很好的乳状液膜分离技术具有高效、快速、节能、快速分去除效果，并且对于电池工业来说是一件大好事，离、高渗透性、高选择性、高稳定性和应用面广的特这种方法不但可有效回收铅，减少含铅电池的胡乱点，它在环境保护方面的应用前景将是非常广阔丢弃对环境造成的污染，也使铅蓄电池的原材料得的。因此，可以预见随着液膜技术的进一步完善，液到了循环再利用，节约了原生资源。膜分离技术将会得到大规模的应用，特别是在特定(5)去除汞张长水等⋯，以正十六胺为载体的离子(如有毒重金属离子等)和有毒有害的有机物乳状液膜迁移分离汞(Ⅱ)的结果表明，当膜组成为的分离方面将会得到广泛的应用。(O．020—0．030)mol·L-正十六胺+3％(W)Span一80+煤油；内相为(0．010—0．020)mol·L-参考文献NaOH；外相为0．020mol·L～KCI+(0．010—0．10)mol·[1]严忠，孙文东．乳液液膜分离原理及应用[M]．北京：化学工业出版社，2004．6—9．LHC1能使汞快速有效的完全迁移；并使}Ig(Ⅱ)[2]沈江南，裘俊红，黄万抚．液膜分离技术及其在金属离子分离富与Cu(Ⅱ)，Fe(Ⅲ)，Zn(Ⅱ)，C0(Ⅱ)，Ni(Ⅱ)，Mn集中的应用研究进展[J]．江西有色金属，2006，20(1)：28—29．(Ⅱ)，Pb(Ⅱ)，ca(11)等离子完全分离。由上可知，[3]秦非，张志军，蒋挺大．混合型表面活性剂液膜法处理含酚废水含汞废水在用液膜法进行处理时，汞的去除效果非研究[J]．膜科学与技术，1997，17：29—32．常好。这有着重要的意义，因为汞是一种剧毒重金[4]李玉萍，王献科．液膜法除去工业废水中的氰化物[J]_化学推进剂与高分子材料，2001，(2)：36—38．属，它对人体的骨骼和神经系统都有着严重的破坏[5]余晓皎，姚秉华，周孝德．液膜法迁移及分离镍(Ⅱ)的研究[J]．作用，若不甚摄人过量便会有生命危险。又由于液水处理技术，2003，29(4)：203—205．膜法对汞有着近乎完全的分离迁移作用，这便在很[6]马文静，程迪，胥维昌．液膜分离技术处理含c废水的研究大程度上进少了汞对环境和人类健康的危害。[J]．化工环保，2006，2(2)：103—106．[7]魏振枢，袁萍，蒋元力．乳化液膜法处理含铅废水的工艺及稳定性[J]．化学研究，1998，9(2)：45—49．3展望[8]张长水，王军，胡志国，等．正十六胺为载体的乳状液膜迁移分离汞(1I)[J]_化学研究与应用，2003，15(2)：227—228．液膜分离技术从发明至今，虽只有几十年的时(上接第43页)电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP—OES)同时表5样品中元素含量的测定结果(n=6)测定黑木耳中多种元素，测量的结果知，元素含量Tab．5Determinationresultsofelementsinsample(n=6)由大到小为：K、Ca、P、Mg、Na、S、Si、A1、Zn、Fe、Cr、元素CdBCuZnAsGaPbSrmnSr、Mn、B、Cu、Pb、Ga、As、Cd、、Coo含量O．484．294．75146．793．443．613．83l04．9917．7511．14ling‘mL-I参考文献RSD『％6-019．373．842．976．501．895．612．520．620．60[1]张桂英，赵林伊，刘娅，等．黑木耳超微粉蛋白质的营养价值研元素CoCrAlCaKMgNaPSSi究[J]．吉林大学学报(医学版)，2005。31(2)：220—222．含量0．237．91253．782755．854447．141395．981314．341639．75407舶293．74[2]李红卫．木耳的营养．中国果菜，2004，(2)：47．g‘mE[3]刘立行，沈春玉，赵崇峰．非完全消化悬浮液进样火焰原子光谱法测定木耳中钾铜锌[J]．理化检验(化学分册)，2001，37(12)：RSD／％6．2】6-628．421．045-1506】．436．877．767．05563—564；568．[4]吕文英．黑木耳和毛木耳中无机营养元素含量的测定与研究3结论[J]．微量元素与健康研究，2007，24(4)：30—31．本文采用微波消解法处理样品，运用全谱直读