紫外接枝改性PVDF膜基支撑液膜萃取体系处理含酚废水

发布时间：2020-10-28 09:17

　　 利用支撑液膜萃取技术处理工业含酚废水,具有能耗低、操作简单、同步实现萃取和反萃取的优势,但与此同时,支撑液膜萃取技术也存在着液膜相容易流失,从而导致萃取体系在运行时稳定性差的问题。因此,为提高支撑液膜萃取体系稳定性,本论文对液膜支撑体进行了紫外接枝改性,并将其应用于含酚废水的处理,主要研究内容如下:首先,本论文利用紫外接枝改性的方法,对支撑液膜萃取体系中常用的液膜支撑体聚偏氟乙烯(PVDF)膜进行改性,通过实验对比分析,选定了苯乙烯为接枝单体,同时研究了紫外光照时间、反应体系温度、引发剂二苯甲酮浓度和接枝单体苯乙烯浓度对接枝率的影响。根据以上影响因素的研究结果,确定了制备改性膜的最佳实验条件:引发剂二苯甲酮浓度为0.3 mol/L,接枝单体苯乙烯浓度为4 wt.%,预辐照时间为5 min,紫外接枝反应时间为15 min,反应体系温度为30℃,在该实验条件下,聚偏氟乙烯膜紫外接枝苯乙烯的接枝率可以达到6.8%。实验还利用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜和接触角测量仪分别对紫外接枝改性前后的聚偏氟乙烯膜的官能团、微观形貌和接触角进行了分析,分析结果表明,经过改性后的聚偏氟乙烯膜的接触角提高了22.4°,疏水性能显著提升。此外,实验还利用紫外接枝改性后的聚偏氟乙烯膜构建了支撑液膜萃取体系,应用于含酚废水的处理。通过实验对比分析,选定了液膜支撑体聚偏氟乙烯膜的形式为中空纤维式,同时研究了实验条件对除酚率的影响,得到了该体系的最佳运行条件:常温环境中,料液相p H=4,萃取剂磷酸三丁酯体积分数为20%,反萃取剂Na OH浓度为0.2 mol/L,料液相走支撑液膜管程,反萃取相走支撑液膜壳程,两相逆流,进水压力2.0 k Pa。最后,放大实验研究了支撑液膜萃取体系的稳定性,研究结果表明:通过对支撑液膜萃取体系的支撑体聚偏氟乙烯膜进行紫外接枝改性,可以显著提升体系稳定性,体系连续运行180 h后,除酚率始终稳定在75.6%以上,稳定运行时间提升了50%。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X703
【部分图文】：

该水溶液呈现酸性[5]，入自然水体后，酚类物质化生成有毒替代化合物，挥发到大气中。净能力时，会对自然界中酚类化合物是一种原型质且酚类化合物即使在浓度环境中长期存在较低浓度会危害人体健康，它可以对人体的神经系统、泌尿痛、恶心、呕吐等症状，对人体、动植物和生态在《污水综合排放标准》废水已被我国列为需要

元[50]等以紫外光引发液相接枝聚合的方法，将甲基丙烯酸十二氟庚酯接枝到丙烯（PP）表面；项海[51]等以 BP 为光引发剂，将亲水性单体 2-甲基-2-丙烯-甲氧基乙氧基）乙酯（DEGMEMA）接枝于 PVDF 膜表面，并研究了 BP 浓浓度和辐照时间等紫外接枝条件对 PVDF 亲水性能的影响。结果发现，经紫DEGMEMA 后的 PVDF 膜，亲水性得到明显改善，当接枝率为 31 %时，的接触角由原膜的 82.4 °降为 67.3 °。采用扫描电子显微镜、X-射线光电子能水接触角测试表明，含氟聚合物接枝的作用提升了表面的超疏水效果；梁基二苯甲酮为光引发剂，通过紫外辐照将亲水性单体丙烯酸接枝于聚偏氟乙烯）膜的表面，结果表明：随着光引发剂浓度的增大，丙烯酸的接枝率呈现先增趋势，通过纯水接触角和吸水率研究了接枝后的 PVDF 膜的亲水性，发现接PVDF 膜的亲水性得到明显改善；Shi B[53]等以 NN-亚甲基双丙烯酰胺（MBAA）单体，通过紫外照射在自制 PVDF 膜上进行接枝，并以 Ce（IV）作为引发剂，A 浓度为 0.07 mol/L,，Ce（IV）浓度为 0.04 mol/L, 光照时间为 3 min 时，膜体接枝量较好，与原膜相比接触角减少了约 16 °，水通量恢复了约 40 ％。

图 2-4 PVDF 平板膜与中空纤维膜外接枝方法：实验前期，首先对 PVDF 膜进行预处理，将制如图 2-4 所示的 2 cm×2 cm 大小的方块， PVDF 中空纤维膜裁 长的小段，置于乙醇中浸泡 12 小时去除未反应的溶剂，再在in，60 ℃条件下烘干至恒重，并称重三次取平均值；紫外接 PVDF 膜置于石英反应管中，加入 10 mL 一定浓度的二苯甲酮充分浸湿，再将石英反应皿密封并放入紫外反应箱中，首先打照 5 分钟，在 PVDF 膜表面引发 BP 夺氢反应，预辐照结束后一定量接枝单体，继续用紫外线高压汞灯照射一定时间；紫外接枝的 PVDF 膜依次用甲醇和去离子水超声清洗 30 min，以溶剂，然后在 60 ℃条件下烘干至恒重，并称重三次取平均值。液膜萃取处理含酚废水DF 平板膜和 PVDF 中空纤维膜分别构建支撑液膜萃取体系处水。PVDF 中空纤维膜组件如图 2-5 所示，组件内可容纳长约PVDF 平板膜组件如图 2-6 所示，组件内可容纳表面积约 10
【参考文献】

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本文编号：2859891