论文摘要
液膜分离包含了膜外相界面的萃取反应和内相界面反萃反应，本文分别用传统的溶剂萃取法对内外界面反应进行研究，同时研究了乳状液膜法提取模拟废水中Cr3+的传质过程。在萃取反应中，考察了一系列杯芳烃及其衍生物载体对废水中Cr3+萃取平衡分配比的影响，确定对叔丁基杯[4]芳烃乙酸（简称杯[4]水解）为适宜载体。分别考察了模拟水相初始pH值及初始Cr3+浓度、载体初始浓度、实验温度、搅拌速度等影响因素对萃取反应的平衡分配比的影响，得到影响规律：在模拟水相pH值小于5.3时，水相初始pH值与分配比呈线性单增关系；随着初始Cr3+浓度增加，分配比先降低后增加，在Cr3+的浓度为15～20mg／L附近有一个最低点；随着载体浓度的增加，分配比降低比较明显，但达到一定载体浓度时，载体浓度的增加对分配比影响不大；实验温度与分配比呈线性单增关系；随着搅拌速度的增加，分配比先降低后增加。通过考察杯芳烃及其衍生物分子结构，推测了杯[4]水解从废水体系中萃取Cr3+的反应机理，通过斜率法确认了杯[4]水解萃取Cr3+符合阳离子交换机理，即：Cr3++HnL（O）→[CrHn-1L（O）]2++H+；求得萃取热焓⊿H1、自由能⊿G1、和熵变⊿S1分别为69.89（kJ／mol）、-18.601（kJ／mol）和294.97J／（mol·K）；杯[4]水解萃取Cr3+的反应是一个吸热反应。在反萃实验中，以NaOH为内相试剂来提取金属有机络合物[CrHn-1L（O）]2+中的Cr3+，分别考察了NaOH水相pH值、实验温度、NaOH与[CrHn-1L（O）]2+的摩尔比、搅拌速度等因素对反萃平衡分配比的影响，得到影响规律：NaOH水相pH值与分配比呈线性单减关系；实验温度、搅拌速度与分配比呈线性单减关系；随着OH-与[CrHn-1L（O）]2+的摩尔比的增大，分配比先降低后增加。通过斜率法确认NaOH萃取[CrHn-1L（O）]2+中Cr3+机理为：2[CrHn-1L（O）]2++8OH-+3H2O2→2CrO42-+2HnL（O）+8H2O；求得反萃热焓⊿H2、自由⊿G2和熵变⊿S2分别为-2.15 kJ／mol、-159.94 kJ／mol和75.53J／（mol·K）；NaOH萃取[CrHn-1L（O）]2+中Cr3+的反应是一个放热反应。采用改进的渐进前沿模型研究以杯[4]水解为载体提取废水中Cr3+的传质过程，通过对传质阻力的假设得到了三个方程组；通过实验求得相应的模型参数；用Matlab软件求解模型方程，结果表明，改进的渐进前沿模型能较好地描述以杯[4]水解为载体提取废水中Cr3+的传质过程；在该传质过程中，阻力主要为膜外相边界层传质阻力、膜相传质阻力、膜破损阻力，且膜外相边界层传质阻力起控制作用。
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标签：乳状液膜论文; 杯水解论文; 反应机理论文; 改进的渐进前沿模型论文;