泡沫分离法分离水中表面活性剂的研究

论文摘要

泡沫分离技术是近几十年来发展较快的分离技术之一,本文针对泡沫分离水中表面活性剂进行了研究。实验首先测定了待分离的四种表面活性剂（十六烷基三甲基溴化铵CTAB、十二烷基三甲基氯化铵DTAC、氯代十六烷基吡啶CPC、十二烷基硫酸钠SDS）的临界胶束浓度,考察了温度对临界胶束浓度的影响,发现随着温度的升高,CTAB、DTAC、CPC的临界胶束浓度增大,而SDS的临界胶束浓度随温度的影响较小。泡沫分离实验中,采用泡沫分离塔对表面活性剂进行了分离,通过测量富集比和回收率来评定分离的效果。实验发现,进料浓度、进气速度、液体高度、温度、β-环糊精（β-CD）、聚乙二醇-2000（PEG-2000）、聚乙二醇-6000（PEG-6000）的加入对泡沫分离有影响,富集比随着液体进料浓度、进气速度、液体高度、高聚物加入量的增加而减小,回收率的变化正好相反。在最佳实验条件下,分离的富集比最高可达到12.36,回收率最高可达到84.07%。并结合实验结果对各种出现的现象进行了分析讨论。最后建立了泡沫分离水中表面活性剂的数学模型,首先对分离过程中的一些参数进行了合理的假设,组建数学方程,利用matlab软件对模型进行求解,再结合实验进行验证分析,模型预测了进料浓度、进气速度对富集比的影响,结果表明,模型的预测结果和实验结果基本一致,认为影响结果的主要原因是模型建立过程中对吸附过程的简化和对求解过程中对某些参数的忽略引起的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 泡沫分离法简介
• 1.2 表面活性剂简介
• 1.2.1 表面活性剂的结构特点
• 1.2.2 表面活性剂的分类
• 1.2.3 国内外表面活性剂研发趋势
• 1.2.4 表面活性剂的污染及检测技术
• 1.3 泡沫分离表面活性剂简介
• 1.3.1 泡沫分离水中表面活性剂的原理
• 1.3.2 泡沫分离表面活性剂的设备
• 1.3.3 泡沫分离表面活性剂的研究方法
• 1.4 泡沫分离表面活性剂国内外的研究现状
• 1.4.1 泡沫分离表面活性剂实验的研究结果
• 1.4.2 泡沫分离表面活性剂模型研究结果
• 1.5 泡沫分离技术的应用
• 1.5.1 分离固体粒子
• 1.5.2 分离溶液中的离子、分子，处理工业废水
• 1.5.3 回收、浓缩蛋白质等表面活性物质
• 1.5.4 分离全细胞
• 1.6 实验内容、目的、意义
• 1.6.1 研究目的、意义
• 1.6.2 研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验试剂、实验仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验装置
• 2.3 实验内容
• 2.3.1 表面活性剂的筛选实验
• 2.3.2 表面活性剂临界胶束浓度的测定
• 2.3.3 考察温度对表面活性剂临界胶束浓度的影响
• 2.3.4 表面活性剂标准曲线的绘制及浓度分析
• 2.3.5 表面活性剂溶液粘度的测量
• 2.3.6 泡沫分离过程具体实验操作步骤
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 表面活性剂的筛选实验结果
• 3.2 表面活性剂电导的测定结果
• 3.3 表面活性剂表面张力的测定
• 3.4 不同温度下的电导测定结果
• 3.5 温度与临界胶束浓度的关系
• 3.6 不同条件下的分离结果
• 3.6.1 进气速度对泡沫分离的影响
• 3.6.2 原始进料浓度对泡沫分离的影响
• 3.6.3 液体高度对泡沫分离的影响
• 3.6.4 β-环糊精的加入对泡沫分离的影响
• 3.6.5 聚乙二醇-2000 的加入对泡沫分离的影响
• 3.6.6 聚乙二醇-6000 的加入对泡沫分离的影响
• 第四章 泡沫分离模型的建立
• 4.1 基本理论知识
• 4.1.1 气泡的结构
• 4.1.2 泡沫的结构
• 4.1.3 表面吸附原理
• 4.1.4 表面活性剂吸附过程分析
• 4.1.5 泡沫分离过程分析
• 4.2 泡沫分离模型的建立
• 4.2.1 液膜中的物料衡算
• 4.2.2 Plateau 交界中的物料衡算
• 4.2.3 泡沫中表面活性剂含量的物料衡算
• 4.2.4 泡沫分离表面活性剂数学模型
• 4.3 泡沫分离水中表面活性剂的模型求解结果
• 4.3.1 进料浓度对泡沫分离水中表面活性剂富集比的影响
• 4.3.2 聚并效应对泡沫分离水中表面活性剂富集比的影响
• 第五章 结论与展望
• 5.1 泡沫分离水中表面活性剂研究的结论
• 5.2 前景与展望
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 致谢