膜萃取处理高盐水杨酸废水传质特性研究_杜飞

环境工程2011年第29卷增刊膜萃取处理高盐水杨酸废水传质特性研究杜飞张爱丽李小芳周集体(大连理工大学化工与环境生命学部,辽宁大连116024)摘要:采用膜萃取分离法处理高盐水杨酸废水。讨论了料液流量F、反应温度T、萃取液pH值、料液进水浓度Cf,in等因素对膜传质性能和水杨酸去除效果的影响。结果表明:总传质系数Kov受料液流量和反应温度两因素影响较大;在Cf,in=854.2±19.7mg/L、F=3L/d、T=323K、萃取液侧pH=11.5±0.2、膜管长L=50m的条件下,水杨酸去除率可达97%。关键词:均质硅橡胶膜;膜萃取;总传质系数;水杨酸MASSTRANSFERCHARACTERIZATIONOFMEMBRANEEXTRACTIONOFHIGH-SALINITYSALICYLICACIDWASTEWATERDuFeiZhangAiliLiXiaofangZhouJiti(FacultyofChemical,EnvironmentalandBiologicalScienceandTechnology,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China)Abstract:Amembraneextractionprocessforthetreatmentofhigh-salinitysalicylicacid(SA)simulationwastewaterwasstudied.Theeffectsofinfluentflowrate,systemtemperature,pHinthestrippingsolutionandinitialSAconcentrationintheinfluentonmasstransferprocessandtheSAremovalefficiencyweredis-cussed.Theinfluentflowrateandsystemtemperatureweredeterminedtobemajorfactorsaffectingtheoverallmasstransfercoefficient.Around97%SAremovalwasobtainedunderconditionsofinfluentSAconcentrationof854.2±19.7mg/L,flowrateof3L/d,systemtemperatureof323K,pHof11.5±0.2inthestrippingsolutionandmembranelengthof50m.Keywords:non-poroussiliconerubbermembrane;membraneextraction;overallmasstransfercoefficient;sali-cylicacid水杨酸(salicylicacid,SA)是重要的精细化工有机合成中间体,是医药、农药、香料、染料等行业重要原料[1]。工业生产过程中每生产1t水杨酸产品约排放15t有机化工废水,这类废水通常具有有机物浓度高、酸性强、含盐量高、色度深、难生物降解等特点[2]。常用的处理这类高盐有机废水的方法有物理法、化学法、生物法等,但各自有其局限性,如溶剂萃取法有溶剂损失,需二次处理;吸附法中吸附容量有限,吸附剂需再生;传统的生物法则受限于高盐度等极端环境条件;最终导致这类方法的应用受到限制。硅橡胶膜膜萃取法是一种新型的膜分离技术,硅橡胶膜是一种均相聚合物材料无孔膜,其对挥发性有机化合物具有选择透过性,利用这一特性,工艺中料液侧有机物分子可透过无孔硅橡胶膜进入萃取液侧,而离子态物质无法透过该膜,从而实现了有机物与无机物的分离,对于回收价值高的有机物可在萃取液侧回收利用。Livingston等在1992年首先提出这一技术[3]。Han等利用膜萃取法处理含酚工业废水,取得了较好的分离回收效果[4-5]。国内,肖敏[6]等利用均质硅橡胶膜萃取含酚水溶液,对该技术的传质机理和过程进行了深入探究;吴丽丽[7]等利用膜萃取法处理高浓度苯胺废水,苯胺去除率最高达到97%以上。然而,应用膜萃取法处理高盐有机酸类废水的研究在国内鲜有报道,因此,本文以水杨酸为目标污染物,采用膜萃取分离法,探索不同工艺条件对膜传质过程和水杨酸去除效果的影响。1材料和方法1.1实验材料与装置试剂:水杨酸、氢氧化钠、盐酸、氯化钠等均为分析纯。模拟水杨酸废水:将水杨酸完全溶解于定量去离子水中,配制成实验所需的浓度;添加浓盐酸调节溶液pH=1;添加氯化钠至溶液盐度为15%。膜材料:聚二甲基硅氧烷(PDMS),膜管内径132DOI:10.13205/j.hjgc.2011.s1.066环境工程2011年第29卷增刊3mm,外径4mm;长取50m。