泡沫分离用于脱盐脱色的工艺研究

论文摘要

除去发酵液或废水中的金属离子、酸根离子和色素即发酵液或废水的脱盐和脱色是生物化工过程的重要单元操作。目前有絮凝法、离子交换法、膜法、吸附法及化学法等方法进行脱盐和脱色,但这些方法不适于处理盐离子和色素浓度较低的溶液,且能耗大、设备复杂,运行成本高,还会造成新的污染。脱盐脱色的相结合进行可简化操作,减小运行成本,提高处理效率。泡沫分离技术因其效率高、能耗低、对低盐离子和低色素浓度的溶液分离富集效果显著而受到广泛关注。但以往的泡沫分离研究中由于表面活性剂的影响无法实现对脱盐脱色的同时处理。本论文在已有泡沫分离分别脱盐、脱色的基础上,探讨将脱盐和脱色相结合的泡沫分离工艺,以达到简化操作,减小运行成本优化工艺的目的。以十二烷基苯磺酸（DBSA）、十六烷基三甲基氢氧化铵（CTAOH）为捕集剂,以水溶液中硫酸铜、结晶紫和曙红Y为体系研究泡沫分离同时脱盐脱色工艺。泡沫分离法除去水溶液中微量铜离子及结晶紫的工艺,考察了溶液的pH、鼓泡气体流量、表面活性剂（DBSA）浓度及泡沫层高度（装液量）对分离效果的影响。在单因素优化基础上通过正交试验,确定最佳操作工艺,结果表明在最佳条件下铜离子的去除率98.5%,富集比4.5;结晶紫的去除率95.8%,富集比3.6。与常规的表面活性剂十二烷基硫酸钠相比,十二烷基苯磺酸在泡沫分离过程结束后不会在体系中残留金属离子,这为探索脱盐脱色新方法提供了依据。对泡沫分离法除去水溶液中微量硫酸铜及曙红Y的工艺进行研究,以十二烷基苯磺酸（DBSA）和十六烷基三甲基氢氧化铵（CTAOH）作为表面活性物质研究除去水溶液中的硫酸铜及色素曙红Y,将脱盐和脱色有机的结合在一起。考察了表面活性剂浓度、pH、气速和装液量对分离效果的影响。在DBSA浓度0.23 g/L,CTAOH浓度0.12 g/L,pH 5/pH 6;气速150 mL/min,装液量300 mL,Cu2+的去除率为,富集比为10.8;SO42-的去除率为91.2%,富集比为7.4;曙红Y的去除率为95.1%,富集比为8.5。实验结果说明,通过先后加入DBSA和CTAOH两种活性剂,实现了盐离子和色素的同时去除,且泡沫分离过程结束不会引入新的盐离子解决了离子残留问题,脱盐脱色获得了良好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1-1 脱盐、脱色的非泡沫分离方法与应用
• 1-1-1 脱盐的方法与应用
• 1-1-2 脱色的方法与应用
• 1-1-3 脱盐脱色相结合进行
• 1-2 泡沫分离法脱盐和脱色的应用
• 1-2-1 泡沫分离原理
• 1-2-2 泡沫分离的影响因素
• 1-2-3 表面活性剂的分类
• 1-2-4 泡沫分离法脱盐
• 1-2-5 泡沫分离法脱色
• 1-3 本文研究内容
• 1-3-1 泡沫分离法除去水溶液中的铜离子和结晶紫.
• 1-3-2 泡沫分离法除去水溶液中的硫酸铜和曙红Y
• 第二章泡沫分离去除水溶液中的铜离子和结晶紫
• 2-1 前言
• 2-2 实验原理
• 2-3 实验仪器、材料与方法
• 2-3-1 实验仪器与试剂
• 2-3-2 实验方法
• 2-4 结果与讨论
• 2+和结晶紫的单因素实验'>2-4-1 同时去除Cu²⁺和结晶紫的单因素实验
• 2-4-2 正交实验
• 2-5 小结
• 第三章 泡沫分离水溶液中硫酸铜和曙红 Y
• 3-1 前言
• 3-2 实验仪器、材料与方法
• 3-2-1 实验仪器与试剂
• 3-2-2 实验方法
• 3-3 实验原理
• 3-4 结果与讨论
• 3-4-1 富集比和去除率的计算公式
• 3-4-2 单因素实验
• 3-4-3 正交实验
• 3-5 小结
• 3-6 问题与展望
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果