面向工业应用的特种膜分离过程研究

发布时间：2020-06-18 06:02

【摘要】：我国是工业大国,工业生产需要消耗大量的能源,并且会产生工业废物。虽然我国地大物博,却是个能源紧缺国家,大部分的石油依赖进口。因此改进生产工艺,可以降低生产成本,提高能源利用率。工业废物包括固态、液态和气态物品。液态废物中尤以废酸最难处理。直接排放会导致严重的环境污染,目前处理废酸方法主要是中和法和再生法。废酸再生后不但免除了环境压力,还节省了生产原料。但是中和法会消耗大量药品,再生法的机器腐蚀速度快,机械成本高。膜分离技术因为其操作温度低、无相变、设备体积小和高效节能的优点被广泛应用于海水淡化和废液回收中。为此,我们提出了用膜分离的方法改进生产方法、回收处理工业废酸。主要工作如下:(1)聚四氟乙烯水相分散液浓缩。我们尝试了超滤、负压超滤和反渗透的方法,后来又结合电泳的原理和倾析的工艺设计组装了一个电倾析浓缩系统。在电场作用下,聚四氟乙烯粒子在隔室下方聚集,隔室中分散液分层,上层是质量分数减少的清液,下层是质量分数增加的浓缩液。清液质量分数小于2%,浓缩液质量分数高于60%,达到商品要求。装置在不断添加原料的情况下连续运行了100多个小时,且实现了自动取样。电倾析膜堆抗污染能力强,装置在半年实验时间内未损坏,使用寿命长。(2)盐酸除氟和污酸纯化。将含有2000ppm氟的18%盐酸废液用六甲基二硅氧烷萃取,萃取后氟含量降到20ppm以下。用氢氧化钠对六甲基二硅氧烷洗脱后,可以重复使用,萃取后氟含量降低到20ppm以下。除氟后盐酸可以重新利用。用氧化锌中和后纳滤的方法,分离污酸中硫酸根离子和一价离子,SO_4~(2-)和Zn~(2+)截留率均大于90%,可以纯化污酸回收利用。(3)扩散渗析法提取盐湖卤水中锂。用小膜堆扩散渗析方法找到了对锂透过率高且对锂选择透过性较好的Nafion212和Nafion115膜,并用三段大膜堆反向流动测试了不同流速下膜堆对盐湖卤水中锂镁的透过率和选择透过性,发现流速与它们的关系。为盐湖卤水提取锂提供了一种可行的方法。
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ028.8
【图文】：

示意图,超滤法,浓缩装置,正压

理论上超滤膜可以透过水，留下聚四氟乙烯粒子，实现验内容，我们采用正压超滤法浓缩聚四氟乙烯水相分散液，搭置。原料聚四氟乙烯水相分散液经过增压泵流入超滤膜组流出成为滤清液，聚四氟乙烯粒子无法通过超滤膜流出过程中我们发现，聚四氟乙烯水相分散液经过蠕动泵很快加压，图 2-2 是泵管被聚四氟乙烯堵塞。因此我们设计了聚四氟乙烯水相分散液。装置如图 2-3 所示，聚四氟乙烯滤膜组件较高位置上，在重力作用下进样，在透过液侧用中水和少量非离子型表面活性剂全氟辛酸铵透过超滤膜离子无法通过超滤膜流出成为浓缩液。但是在实验过程中透过膜，随后滤清液透过量立即为 0。检查时候发现膜两聚四氟乙烯粒子在超滤膜表面形成致密的滤饼导致水无法达到聚四氟乙烯水相分散液浓缩的目的。

示意图,泵管,聚四氟乙烯,超滤膜

少量非离子型表面活性剂全氟辛酸铵透过超法通过超滤膜流出成为浓缩液。但是在实验，随后滤清液透过量立即为 0。检查时候发乙烯粒子在超滤膜表面形成致密的滤饼导致四氟乙烯水相分散液浓缩的目的。图 2-1 正压超滤法浓缩装置示意图chematic diagram of positive pressure ultrafiltration

【参考文献】