纳滤与泡沫分离集成回收废水中全氟辛酸铵的研究

论文摘要

全氟辛酸铵（ammonium perfluorooctanoate，简称APFO）是一种性能独特，价格昂贵的氟表面活性剂，有着广泛的用途，然而它对动物和环境的污染严重，已引起人们的高度关注。为了减少污染，同时回收高价值的APFO，本文提出了纳滤与泡沫分离集成回收废水中低浓度APFO的新方法，并进行了实验研究。通过泡沫分离实验，研究了气体流量、进料流量、进料浓度、pH值、泡沫层高度与清液层高度之比对泡沫分离效果（增浓比和去除率）的影响。研究得到了适宜的操作条件范围，在该范围内进行泡沫分离时操作稳定、传质效果较佳，泡沫液中APFO的浓度被大幅度提高，但去除率和回收率都较低。纳滤实验表明，纳滤膜对APFO的截留率高（90％左右），而且透水通量大，能快速浓缩低浓度的APFO废水，适合于与泡沫分离集成宋处理废水，提高APFO的回收率，同时使处理后的废水中APFO的含量大幅度降低。采用纳滤与泡沫分离集成工艺，在最佳操作条件：进料浓度Cf=400mg/L，气体空塔速度v=0.06m/s，液体空塔速度u=8.6×10-3m/s，泡沫层高度与清液层高度之比Hb/Hl=1.0，pH=5，纳滤操作压力0.5MPa下进行了APFO的回收实验，结果表明：泡沫液中APFO的浓度被提浓了9.2倍，达4152mg/L；而纳滤透过液中APFO的浓度则低至35mg/L，去除率高达92％，回收率为88.9％。同时，技术经济评价表明集成工艺具有显著的经济效益。纳滤与泡沫分离集成回收废水中APFO的工艺具有回收率高、设备简单、节能、环保、易于工业放大等优点，尤其适用于低浓度废水的处理，具有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1.1 APFO概述
• 1.1.1 全氟辛酸的物化性质
• 1.1.2 APFO的制备方法
• 1.1.3 APFO的毒性研究
• 1.2 APFO回收的研究进展
• 1.2.1 吸附除杂、真空精馏浓缩法
• 1.2.2 直接酸化法
• 1.2.3 金属盐沉淀法
• 1.2.4 阴离子树脂吸附、洗脱法
• 1.2.5 纳滤浓缩法
• 1.2.6 泡沫分离法
• 1.3 纳滤浓缩与泡沫分离集成法的提出
• 1.4 纳滤技术的研究及应用
• 1.4.1 纳滤分离的机理
• 1.4.2 纳滤装置
• 1.4.3 影响纳滤分离性能的因素
• 1.4.4 纳滤技术在水处理中的应用
• 1.5 泡沫分离的研究及应用
• 1.5.1 泡沫分离的机理
• 1.5.2 泡沫分离设备
• 1.5.3 影响泡沫分离效果的因素
• 1.5.4 泡沫分离在水处理中的应用
• 1.6 本文研究内容
• 第二章 实验研究
• 2.1 实验试剂与仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验操作
• 2.2.1 APFO浓度分析
• 2.2.2 表面张力测试实验
• 2.2.3 电导率法测试 APFO的 CMC
• 2.2.4 泡沫分离实验
• 2.2.5 纳滤分离实验
• 2.2.6 纳滤与泡沫分离集成实验
• 第三章 泡沫分离实验结果与讨论
• 3.1 表面活性研究结果
• 3.2 正交实验结果
• 3.3 操作参数对泡沫分离效果的影响
• 3.3.1 料液浓度对泡沫分离的影响
• 3.3.2 气体流量对泡沫分离的影响
• 3.3.3 料液流量对泡沫分离的影响
• 3.3.4 泡沫层高度对泡沫分离的影响
• 3.3.5 pH值对泡沫分离的影响
• 3.4 本章小结
• 3.5 回收方案改进
• 第四章 纳滤浓缩实验结果与分析
• 4.1 纳滤膜稳定性测试
• 4.2 操作参数对纳滤分离的影响
• 4.2.1 料液浓度对纳滤分离性能的影响
• 4.2.2 操作压力对纳滤分离性能的影响
• 4.2.3 pH值对纳滤分离性能的影响
• 4.2.4 离子强度对纳滤分离性能的影响
• 4.3 纳滤膜污染的防治
• 4.3.1 纳滤膜污染的成因分析
• 4.3.2 纳滤膜污染的判定
• 4.3.3 纳滤膜污染的防治
• 4.4 本章小结
• 第五章 纳滤与泡沫分离集成实验结果与分析
• 5.1 废水的预处理
• 5.2 纳滤与泡沫分离集成的回收效果
• 5.2.1 集成工艺的增浓比和去除率
• 5.2.2 集成工艺的回收率
• 5.3 技术经济评价
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢