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液膜萃取法处理冶金工业废水
冶金工业是重要的原材料工业部门，也是经济进展的物质基础。冶金工业产品繁多，其工业废水排放量大、成分简单，重金属离子、盐分等含量高，不仅是污染环境的主要废水之一，还是水处理领域全球性难题。因此，探讨对于冶金废水的处理显得尤为重要。目前液膜分别技术在冶金废水处理中的讨论进展快速，为此，本文主要探讨液膜萃取法处理冶金工业废水氨氮的讨论。1、液膜分别技术及其在工业废水处理中的应用1.1液膜分别技术液膜分别技术是20世纪60年月问世的一种新型膜分别技术。液膜分别的实质是通过所谓的“离子泵”效应，浓缩废水中的阴阳离子，以提取相应的元素。目前，液膜分别传质过程分为化学反应促进和载体促进两种。其中，化学反应促进又叫促进输送，无载体液膜传质分别，或是Ⅰ型促进迁移，其机理为利用一个选择性不行逆反应，从而使封闭相中的渗透物的浓度实质上为0;无载体液膜的分别机理主要有选择性渗透、化学反应和吸附等。载体促进又叫载体输送，有载体液膜传质分别，或是Ⅱ型促进迁移，其机理为利用一个流淌选择性可逆反应，从而增大膜内浓度梯度，进而提高输送效果，达到有选择性的物质分别的目的;载体促进分为离子型和非离子型，主要有逆向迁移和同向迁移两种。1.2液膜分别技术优点及其应用液膜过程与溶剂萃取具有很多相像之处，不同的是，液膜过程打破了溶剂萃取所固有的化学平衡，其萃取与反萃取分别同时发生在膜的两侧界面，是一种“内耦合”方式和非平衡传质过程。也正因如此，液膜过程具有如下优点：传质动力大，所需分别级数少;试剂消耗量少;选择性好;传质速率高;“上坡”效应或者溶质“逆浓度梯度”的效应，使其在从稀溶液中提取与浓缩溶质方面具有优势。目前，液膜技术在生物医药、化工生产、湿法冶金、稀有金属的提取，尤其在废水处理等方面应用广泛。其中，在废水处理中的应用包括含金属离子废水的处理、含弱酸离子及有机质废水的处理、氨氮的处理等。可以说，液膜分别技术在处理冶金工业废水领域发挥着越来越重要的作用。2、液膜萃取法处理冶金氨氮废水的试验讨论2.1处理机理氨态氮(NH3-N)易溶于膜相中，可与膜内相中的酸发生解脱反应：NH3+H+→NH4+，加之由于膜内外两侧氨的浓度不同，推动反应不断进行，从而将反应得到的不溶于油相而稳定在膜内相中的NH4+去除，达到分别氨氮的目的。2.2试验部分2.2.1材料、试剂及仪器1)试验材料：某亚镍厂生产废水。2)主要试剂：浓硫酸、氢氧化钠，分析纯；表面活性剂(四种)、煤油，市售工业品；膜增加剂石蜡，分析纯等。3)主要仪器：FG-1型大功率晶体管高压发生器;可调高速制乳器；JB90-D型大功率晶体管高压发生器等。2.2.2操作过程整个试验操作过程包括乳液的制备、废水处理、破乳及重新制乳。基本工艺流程见图1。2.2.3分析方法氨氮的含量用简易法测得，废水中的氨氮去除用去除率表示。由于乳化液膜内外水相中的离子浓度不相等，会产生液膜溶胀现象，降低萃取效率，因此，可计算溶胀率。2.2.4结果与争论2.2.4.1膜相体系的选择试验结果显示，ME、环烷酸环醇酞胺、聚异丁烯胺及Span-80四类表面活性剂的溶胀率分别为12%、34%、49%及41%，氨氮去除率分别为94.2%、54%、38%及74%，表明ME是处理氨氮废水效果较好的表面活性剂，可做选用。而且，表面活性剂ME的用量对氨氮处理效果的影响呈“凸”形抛物线形式，当ME质量分数在3%时，氨氮去除率最高，在2%~4%时，去除率相对较高。可能是由于，当表面活性剂浓度较低时，形成的液膜较薄，膜的稳定性差，易破;反之，膜有较好的稳定性，而且破乳困难，有助于提高氨氮去除率。因此，本试验后期用ME浓度要掌握在2%~4%。2.2.4.2工艺条件的探究1)pH值的影响。试验结果显示，随着外向水pH值的上升，废水氨氮的去除率不断上升。详细的，当pH值在10~11之间时，随着外向水pH值的上升，废水氨氮的去除率上升较快，之后，则上升较慢，如图2所示。可能由于在近中性废水中，废水存在如下平衡：NH3+H2O←→NH4++OH-，当pH值大于11时，平衡左移，有利于液膜对氨的萃取。当pH值太大时，虽然对氨氮去除率更高，但考虑到经济状况及处理后的废水pH值不符合排放标准，故pH值选择11~12，此时氨氮去除率为75%~85%。2)H2SO4浓度的影响。冶金工业废水的处理必需保持肯定的酸浓度才能保证氨的解脱，本试验采纳H2SO4来调整酸度，其原理为H2SO4与NH3生成不溶于膜相的硫酸氨，使外相氨不断进入内相，以达到去除氨的目的。本试验主要考察了质量分数分别为5%、10%、15%及20%的硫酸浓度，结果显示，随着硫酸浓度的增大，氨的去除率有所提高，在硫酸浓度为10%时，氨的去除率可达94%，