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1、第17卷第1期膜 科 学 与 技 术Vol . 17 No. 1 1997年2月M EMBRAN E SC IENCE AND TECHNOLOGYFeb.1997 修改稿收到日期:1996209208 3 通讯联系人 第一作者:男, 23岁,硕士生,现在美国攻读博士学位 混合型表面活性剂液膜法处理含酚废水研究 秦 非 张志军 蒋挺大3 符 雁 (中国科学院生态环境研究中心,北京 100085) 摘 要 研究了兰2113 B?Span280煤油N aOH液膜体系处理苯酚废水的最佳操 作条件,并用于对高浓度含酚废水(浓度5104mg?L以上)进行处理.实验结果表 明,混合型表面活性剂各项指标均较
2、好,除酚效率可达99%以上.对内相N aOH的最 佳浓度的确定给出了估算方法. 关键词 液膜法 废水处理 酚 分类号 X703 自从1968年美国Exxon公司L iN N首创液膜分离技术以来,其实际运用已渗透到石 油、 化工、 冶金、 废水处理、 医药和生物学领域.将液膜法用于除酚较其他方法1有高效、 快速专 一的优点.液膜法处理高浓度苯酚废水 ( 1 104mg?L)国内报道很少2.混合型表面活性剂 能显著改变含单一表面活性剂的液膜性能,降低液膜的传质阻力,提高液膜的传质效率,国内 对混合型表面活性剂的研究尚不够重视.基于这两方面考虑,本文运用混合型表面活性剂对某 染料化工厂的染料废水(苯
3、酚浓度有时可达1105mg?L以上)进行液膜法除酚,得到了满意 的结果. 1 材料与方法 以苯酚废水为外水相,以N aOH溶液为内水相,以煤油为溶剂.苯酚透过液膜与内水相中 的N aOH作用,生成不能透过液膜的苯酚离子,从而富集分离苯酚. 1. 1 仪器与试剂 红23 B含酚废水,取自某染料化工厂; Span2 80( 医用 ); 兰2113 B和煤油为工业纯; 721型分光光度计. 1. 2 制乳 将表面活性剂溶于煤油中,加入N aOH溶液后,以2 000 r?m in的转速搅拌20 m in,即可 制得白色乳液. 1. 3 提取苯酚 量取一定体积的苯酚溶液或废水,加入一定体积的乳状液,以1
4、50 r?m in左右的速度搅 拌,经过一段时间后,取水相分析. 1. 4 水样中苯酚的测定 高浓度的苯酚废水采用溴化滴定法,低浓度的苯酚废水采用42氨基安替比林分光光度 法. 2 结果与讨论 2. 1 兰2113 B与Span280配比的确定 反应条件:总表面活性剂含量为3% ,原水酚浓度为810 mg?L , pH值为6. 5,乳水比为1 4,油内比(有机溶剂相的量与内水相的量之比)为2 1( 重量比 ), 内水相N aOH为2% ,温 度为室温(15 ). 不同配比的液膜除酚情况示于图1. 从图1中可以看出,兰2113B与Span280用量之比在37时,有最好的除酚效果.延长处 理时间至
5、2 h,苯酚浓度为8. 54 mg? L , 说明这种配比还具有很好的稳定性. 图1 不同配比的液膜除酚情况图2 总表面活性剂对除酚效果影响 2. 2 表面活性剂总含量对除酚效率的影响 反应条件:兰2113 B?Span280为37,原水酚浓度为1 120 mg?L ,pH值为6. 5,乳水比为 14,油内比为21。,内水相N aOH为2% ,温度为室温(20 ). 表面活性剂含量对除酚效 率的影响示于图2. 从图2中可以看出,表面活性剂总含量在3%以下,除酚效率增加不大. 2. 3 乳水比的影响 总表面活性剂浓度为3% ,乳水比按实验要求配制,其余实验条件同图2.乳水比对除酚效 率的影响示于
6、图3. 从图3可以看出, 14的乳水比已经能够满足需要. 2. 4 外水相pH值的影响 外水相pH值按实验要求配制,其余实验条件同图3.外水相pH值对除酚效率的影响示 于图4. 从图4中可以看出,pH 7以后,除酚效率明显下降. 03膜科学与技术 第17卷 图3 乳水比对除酚效率的影响图4 外水相pH值对除酚效率的影响 2. 5 内水相N aOH浓度的影响 内水相N aOH浓度根据实验要求配置,其余实验条件同图3.内水相N aOH浓度对除酚 效果的影响见表1. 表1 内水相N aOH浓度对除酚效果的影响 内水相N aOH浓度%125 处理后苯酚浓度mg?L20213. 24. 6 除酚效率%8
7、298. 899. 6 在1%5%的范围内,除酚效率随N aOH浓度的增大而增高,但我们发现N aOH浓度也 不能太高,如10%的N aOH将会破坏混合型液膜,使除酚效率低于50% ,且外水相pH值升高 很多. 2. 6 油内比对除酚效率的影响 油内比根据实验要求配置,其余实验条件同图3.油内比对除酚效率的影响列于表2. 表2 油内比对除酚效率的影响 油内比211111. 2 处理后苯酚浓度mg?L13. 26. 312. 1 除酚效率%98. 899. 498. 9 根据表2的结果,油内比太大,液膜增厚,传质阻力增大,效率降低,因此11的油内比比 较合适. 2. 7 环境温度对液膜除酚效率的
8、影响 温度根据实验要求控制,其余实验条件同图3.温度对除酚效率的影响示于图5. 从图5中可以看出,由于Span280 的存在,使得混合型液膜不能在30以 上使用.我们认为主要原因在于 : 1) 由于 Span280的分解,打破了复合膜的结构, 造成液膜破损 ; 2) Span280能分散于水 中,随着温度升高,分散加剧.因此,混合 型液膜应在25以下使用. 2. 8 工厂废水处理 某染料化工厂红23 B含酚废水中 13第1期 秦 非等:混合型表面活性剂液膜法处理含酚废水研究 苯酚浓度有时可达1105mg?L以上,具有很大的回收价值.该水正常条件下呈碱性,pH9. 8,用浓H2SO4调节pH值,
9、弃去沉淀及油层(主要含染料和苯酚等 ), 废水中苯酚浓度在5104 mg?L左右.我们选用错流法除酚流程,乳液由3%的混合表面活性剂与2%N aOH制得,配比 为11,处理时间均为20 m in.废水处理实验结果列于表3. 表3 废水处理实验结果 进水酚浓度mg?LpH值乳水比 一级处理后苯酚浓度 mg?L 二级处理后苯酚浓度 mg?L 累积效率 1 1206. 5149. 099. 2% 8106. 5142. 9399. 6% 47 2002. 03515819. 899. 96% 50 4002. 03515097. 599. 8% 3 结论 综合上述的实验结果,我们认为混合型液膜具有很
10、好的除酚效果,一级或二级除酚效率可 达99%以上.其苯酚废水处理的较佳工作参数为:兰2113B?Span280为37,总表面活性剂含 量为3% ,乳水比为14,油内比1 1( 重量比 ), 处理时间20 m in,外水相pH 7. 0,温度25 以下,内水相N aOH浓度视外水相苯酚浓度和处理要求而定,但小于10% ,本实验以2%作 参考. 参 考 文 献 1 L in S H, Chuang T S.T reatment of textile wastewater by Fentons reagent. J.Environ.Sci . Health, Part A: Environ. Sci
11、 . Eng. , 1994, 29(3): 547550 2 邓兆辉,林映华.液膜法处理高浓度含酚废水.化工环保, 1989, 9(4): 194197 Study on the treatment of wastewater contain ing phenol with compound surfactant liquid membrane Q in Fei,Zhang Zhijun,J iang T ingda,Fu Yan (Research Center for Eco2Environmental Sciences, the A cademy of Sciences of Chin
12、a, Beijing 100085) Abstract L iquid2membrane w ith compound surfactant L2113 B?Span280 is employed for treating high concentration phenol2containing wastewater. Experimental results indicate that over 99% removal of phenol compounds can be efficiently achieved in this process. The opti2 mum treatmen
13、t conditions are 3% compound surfactant concentration, L2113 B?Span280 31, oil?outer water 14, oil?inner water 11, 20 m in reaction time, outer water phase pH 7. 0, temperature lower than 25.The N aOH concentration of inner water phase de2 pends on the concentration of phenol in the outerwater phase and treatment demands, but it should be lower than 10% , 2% is a reference. Key words liquid2membrane wastewater treatment phenol 23膜科学与技术 第17卷
