液膜法处理对硝基苯胺废水的研究_沈力人

①液膜法处理对硝基苯胺废水的研究沈力人杨品钊陈丽亚(江苏石油化工学院,常州213016)摘要本文研究了对硝基苯胺水溶液的乳状液膜处理过程。实际工业废水经三级液膜萃取可达到国家排放标准。对硝基苯胺盐在有机膜相的“渗漏”应予注意。关键词:乳状液膜,对硝基苯胺,萃取对硝基苯胺废水毒性大,治理困难,污染严重,我们对其进行了液膜法萃取处理的实验室研究。以含L-113B(表面活性剂),200#溶剂油(萃取剂,含70%左右三甲苯及四甲苯的煤油溶液)的煤油溶液为有机膜相,HCl水溶液为膜内相的乳状液,和含对硝基苯胺的碱性水溶液混合接触,对硝基苯胺即被萃入有机膜相并向膜内相扩散迁移,与膜内相HCl反应,生成对硝基苯胺盐,在膜内相得到富集,外水相的对硝基苯胺浓度降低,得以净化。实验研究了间歇混合槽中,一定搅拌转速条件下,不同膜相组成、试剂比、油内比、乳水比等因素对对硝基苯胺传质过程的影响,找出一个较为适宜的液膜萃取工艺条件。1实验部分1.1试剂和仪器表面活性剂L-113B(兰州炼油厂,工业试剂),200#溶剂油(上海溶剂厂),民用煤油,对硝基苯胺(徐州试剂厂,AR),NaOH(AR),HCl(AR)。DS-1型高速组织捣碎机,XT-431型转速数字显示器,增力电动搅拌器,751G分光光度计,混合槽。1.2实验方法1.2.1乳液的制备将含L-113B,200#溶剂油的煤油溶液和HCl水溶液按一定的体积比(即油内比Roi)装入DS-1型高速组织捣碎机,在10000r/min的转速下搅拌了3min,即制得乳白色稳定的油包水型乳状液。1.2.2混合萃取在容积约2500ml,带导流挡板的长方形混合槽(自制)中,加入一定量的蒸馏水,调节pH在12～13之间,以一定速度搅拌下加入一定量的乳状液。约2min左右,再加入对硝基苯胺水溶液,并开始计时,注意保持转速恒定,每隔一定时间取样。第23卷第1期1997年2月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.23No.1Feb.,1997①收稿日期:1996-02-12DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.1997.01.0091.2.3分析样品在分液漏斗中静置分层,水样调节pH为9.4,直接进行光度分析(λ=385nm),测定对硝基苯胺浓度〔1〕。2结果与讨论对硝基苯胺的迁移速度与混合槽搅拌速度n、膜组成、试剂比r(膜内相试剂HCl和外水相迁移组分对硝基苯胺的摩尔比)、油内比Roi及乳水比Rew(乳液相与外水相的体积比)等参数有关。固定某些参数,在一定条件下,对外水相对硝基苯胺初浓度为C0的溶液进行液膜萃取,可得不同时间t时,外水相对硝基苯胺浓度Ct的关系,以Et表示时间t时对硝基苯胺的提取率,即Et=C0-CtC0×100%。2.1混合槽转速n的选择乳、水相的混合接触,须有足够的搅拌速度,以使乳液得以充分的分散。搅拌速度一定,被分散的乳滴粒径保持一定,即对硝基苯胺迁移的表面保持恒定。图1不同转速的影响图2不同萃取剂用量的影响条件:膜相组成10%200#溶剂油+4%L-113B条件:n=220r/min其他同图1+86%煤油;Roi=3∶1,Rew=1∶10,r=27.17图1为不同搅拌速度下,对硝基苯胺的提取率E与时间t的关系。由图可见,转速增大(200r/min增至220r/min),乳滴粒径减小,传质表面增大,传质速率增大;若转速继续增大(增至240r/min),处理效果反而不好,这是由于转速太大,乳粒分散太细,液膜破损增大的缘故。所有曲线,4min后,对硝基苯胺被萃率都有下降,亦是由于液膜破损较甚的缘故。2.2萃取剂含量的影响200#溶剂油为含三甲苯及四甲苯的煤油溶液,来源广,价格廉,是对硝基苯胺的良好萃取剂。其用量逐渐增大(0%、2%增至5%),对硝基苯胺的被萃速率随之增大(见图2),这是由于对硝基苯胺在有机相的分配比不断增大之故。溶剂油0%、2%增至5%,6min时,对硝基苯胺46水处理技术第23卷第1期的被萃率从41.5%、66%增到76%,然而溶剂油含量继续增大(增至10%),初始萃取速率虽有增大,但对硝基苯胺的被萃率很快随时间增大而逐渐下降。这是由溶剂油含量过大,液膜的稳定性下降,膜破损现象明显而引起。2.3表面活性剂用量的影响图3表面活性剂用量的影响图4不同试剂比的影响条件:膜相5%溶剂油,其他同图2条件:膜相4%L-113B,其他同图3表面活性剂L-113B为油包水型乳化剂,其用量从2%、3%增至4%(图3所示),膜的稳定性大大增加,膜破损率明显减小(被萃率Et与t曲线下降趋势逐渐减小),对硝基苯胺的被萃率亦大有提高。另外,图中还可见,对硝基苯胺的被萃速率也有所增大,L-113B为聚二丁酰亚胺类的表面活性剂,对对硝基苯胺有协萃作用。2.4试剂比r