中空纤维更新液膜分离柠檬酸的传质性能及小试研究

论文摘要

中空纤维更新液膜技术具有传质效率高、稳定性好、操作简单、无二次污染等优点。中空纤维更新液膜作为一种新型的液膜技术，继承了传统液膜技术非平衡传质的优点，又克服了支撑液膜膜液流失的缺点，避免了乳化液膜的工艺复杂性问题。本文以柠檬酸—30％N235（三辛／癸基叔胺）／20％正辛醇／50％煤油—NaOH为研究体系，考察了混合方式、料液相、反萃相流速、料液浓度、反萃浓度、载体浓度对传质性能的影响。研究结果表明，总传质系数、传质通量受料液流速、料液浓度、载体浓度影响较大，受反萃流速、反萃浓度影响较小。探索研究了中空纤维更新液膜技术提取柠檬酸的可行性。考察了中空纤维更新液膜从稀溶液中提取和浓缩柠檬酸的传质特性，并进行了初步的工艺实验研究。结果表明，在实验室操作条件范围内，进行循环操作时，由于液膜层的更新作用，传质速率较快，提取效果较好，柠檬酸的提取率达98％以上，大大超过了目前常用的钙盐法的提取率；反萃相[A3-]富集倍数达9倍以上。采用串联的中空纤维更新液膜过程工艺模拟实验结果表明，经5级串联后，柠檬酸稀溶液单程处理时的提取率同样可高达98％以上。本文还对比了中空纤维更新液膜与膜萃取的传质效果。在相近操作条件下，中空纤维更新液膜的提取率为98％以上，而膜萃取提取率仅为65％。考察了不同反萃剂对传质性能的影响，结果表明，反萃相为NaOH时传质效果优于反萃相为Na2CO3的传质效果。本论文的研究结果，为中空纤维更新液膜提取柠檬酸工业应用及中空纤维更新液膜传质性能的深入研究提供了重要依据和基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 柠檬酸概述
• 1.1.1 柠檬酸生产
• 1.1.2 柠檬酸应用
• 1.1.3 柠檬酸市场前景
• 1.1.4 传统的柠檬酸分离方法
• 1.1.4.1 钙盐法
• 1.1.4.2 离子交换吸附法
• 1.1.4.3 溶剂萃取法
• 1.1.4.4 液膜分离
• 1.2 液膜分离技术概述
• 1.2.1 液膜分离技术的原理
• 1.2.2 液膜分离技术特点
• 1.2.3 液膜技术的两种基本构型
• 1.2.3.1 乳化液膜
• 1.2.3.2 乳化液膜稳定性改进研究
• 1.2.3.3 支撑液膜
• 1.2.3.4 支撑液膜稳定性改进研究
• 1.2.4 液膜新构型研究
• 1.2.4.1 夹心型液膜
• 1.2.4.2 流动液膜（包容液膜）
• 1.2.4.3 支撑乳化液膜
• 1.2.4.4 中空纤维更新液膜
• 1.2.4.5 中空纤维更新液膜传质性能的初步研究
• 1.2.5 中空纤维更新液膜用于柠檬酸提取
• 第2章 实验部分
• 2.1 主要试剂及仪器
• 2.2 萃取、反萃平衡实验
• 2.3 中空纤维更新液膜实验
• 2.4 大块液膜实验
• 2.5 中空纤维膜萃取实验
• 2.6 分析方法
• 2.7 数据处理方法
• 第3章 中空纤维更新液膜传质性能研究
• 3.1 实验原理
• 3.2 萃取剂的选择
• 3.3 萃取时间对柠檬酸萃取率的影响
• 3.4 不同载体浓度对分配系数的影响
• 3.5 料液初始浓度对分配系数的影响
• 3.6 反萃平衡实验
• 3.7 HFRLM稳定时间测定
• 3.8 HFRLM分离柠檬酸传质性能的研究
• 3.8.1 不同混合方式对HFRLM传质性能的影响
• 3.8.2 两相流速对HFRLM传质性能的影响
• 3.8.3 料液浓度对HFRLM传质性能的影响
• 3.8.4 反萃浓度对HFRLM传质性能影响
• 3.8.5 载体浓度对HFRLM传质性能的影响
• 3.8.6 柠檬酸传质的促进迁移研究
• 3.9 小结
• 第4章 中空纤维更新液膜提取柠檬酸小试研究
• 4.1 HFRLM对柠檬酸的提取效果
• 4.2 不同反萃剂对HFRLM传质性能的影响
• 4.3 两种混合方式对柠檬酸传质的效果比较
• 4.4 HFRLM对柠檬酸的浓缩效果
• 4.5 HFRLM对柠檬酸提取的模拟工艺研究
• 4.6 HFRLM与膜萃取技术的对比研究
• 4.7 不同传质面积对HFRLM提取率影响
• 4.8 HFRLM循环实验传质性能研究
• 4.9 小结
• 第5章 结论
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文