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文檔簡介
1、中空纖維更新液膜(HFRLM)是一種新型的液膜技術,其區(qū)別于其他傳統(tǒng)液膜過程最主要的特點是:在中空纖維管內(nèi)流動的是液-液兩相混合物,分散相(液膜相)液滴在流場作用下,實現(xiàn)更新,強化傳質(zhì)。本文主要以Cr(Ⅵ)為實驗體系,研究了HFRLM的傳質(zhì)機理。 通過溶劑萃取實驗,研究了磷酸三丁酯(TBP)對Cr(Ⅵ)的萃取效果,以及NaOH對絡合物的反萃效果,確定了萃取、反萃過程的反應方程式。采用大塊液膜(BLM)實驗考察了TBP作為載體對
2、Cr(Ⅵ)的遷移性能,并類比于一級不可逆連串反應,建立了BLM傳質(zhì)過程的動力學模型,分析了溶質(zhì)在BLM過程中的傳遞情況,討論了分配系數(shù)對傳質(zhì)過程的影響。 借助顯微攝像技術,研究了中空纖維管內(nèi)液,液兩相的流體流動情況,獲得了最直觀的視覺信息,考察了中空纖維管內(nèi)液滴及流動液膜的存在形態(tài),證實了HFRLM基本理論的正確性。通過分析、總結觀測結果,將中空纖維管內(nèi)的流體流型劃分為6大類,繪制了液.液兩相流型圖,對HFRLM的操作參數(shù)選擇
3、進行指導。借鑒氣體分子碰撞理論和液滴聚并、破碎的相關研究成果,建立了描述液滴與流動液膜碰撞、聚并的數(shù)學模型,為定量描述由液滴引起的傳質(zhì)強化,深入研究中空纖維更新液膜的傳質(zhì)機理提供了理論基礎。 以阻力串聯(lián)模型為基本出發(fā)點,將溶質(zhì)在中空纖維管內(nèi)的傳質(zhì)步驟分解為流動液膜與液滴之間傳質(zhì)、滴內(nèi)傳質(zhì)和滴外傳質(zhì)3個步驟。鑒于殼程非理想流動的復雜性,同時采用理論分析和實驗檢驗兩種方法,確定了適用于本文的殼程傳質(zhì)關聯(lián)式。在中空纖維管內(nèi),采用“表
4、面更新擴展模型”描述液滴與流動液膜之間碰撞引起的傳質(zhì)強化現(xiàn)象;采用Higbie溶質(zhì)滲透模型計算滴外傳質(zhì)系數(shù)。HFRLM傳質(zhì)過程的模型化研究,有助于其傳質(zhì)機理的深入分析,對HFRLM技術的放大設計以及工業(yè)化應用具有一定的指導意義。 采用示蹤實驗討論了HFRLM的穩(wěn)定性問題,結果表明HFRLM穩(wěn)定性良好,泄漏率基本低于0.01%。以傳質(zhì)模型為指導,系統(tǒng)地研究了各種體系(如Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)、青霉素)在HFRLM過程中的傳質(zhì)行為
5、。從傳質(zhì)阻力和傳質(zhì)推動力兩個方面,分析了液膜過程的傳質(zhì)機理。萃取、反萃分配系數(shù)在液膜傳質(zhì)過程中具有重要地位,mm’不僅影響傳質(zhì)的類型、速率,甚至決定了傳質(zhì)過程能否發(fā)生?;旌戏绞綐O大地影響著HFRLM過程中各分傳質(zhì)阻力對總阻力的貢獻,其對傳質(zhì)速率的影響巨大。 采用HFRLM技術處理含鉻廢水,具有處理速度快、效果好等優(yōu)點,去處率高達99.8%,廢水處理后Cr(Ⅵ)含量低于0.5 mg·L-1,滿足國家排放標準。HFRLM技術在廢水
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