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微孔膜如何制备离子液体支撑液膜?

导读:天津津腾实验设备有限公司以1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐为载体、煤油为膜溶剂、聚偏氟乙烯基膜为支撑体膜,采用常温浸渍法制备了离子液体支撑液膜。


返回列表 来源:未知 发布日期:2019-08-16 08:42【
天津津腾实验设备有限公司了解到支撑液膜是一种将溶剂萃取与膜分离相结合的新型液膜技术,其支撑体多为薄层多孔聚合物或陶瓷材料。有机液相在毛细管作用和表面张力的共同作用下,填充到支撑材料的膜孔中,形成液膜.将SLM嵌入到不同的两水相之间,即可实现溶质从料液相到膜相再到解析相的非平衡传质.相比于其他液膜技术,如大块液膜、乳化液膜,支撑液膜的优势在于有机膜溶剂用量少,无需制乳、破乳,溶胀度低等,因而得到了广泛的关注.本文天津津腾实验设备有限公司旨在以离子液体PF6为载体,煤油为膜溶剂,制备新型离子液体支撑液膜以萃取回收废液中的苯酚.研究了基膜材料、离子液体浓度、进料相苯酚浓度、进料相pH、搅拌速率、温度、解析液NaOH浓度对苯酚萃取效果的影响,确定了最适操作条件.并在此条件下,研究了膜的稳定性和可重复利用性能,为离子液体支撑液膜处理苯酚废水的工业化生产提供实验依据。

1.实验试剂与仪器
1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐,纯度≥99%,上海笛柏化学品技术有限公司;PVDF微孔滤膜、PTFE微孔滤膜、PP微孔滤膜,天津津腾实验设备有限公司;苯酚、煤油、氢氧化钠、盐酸,AR,天津市元立化工有限公司.TU-1901双光束紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;AL104型分析天平、FE20台式pH计,梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;JJ-1A型数显测速电动搅拌器,欧赛仪器有限公司;电热恒温干燥鼓风箱,南通华泰实验仪器有限公司;液膜迁移池,实验室自制。

2.支撑基膜材料的选择
研究表明,支撑基膜的厚度、孔隙率等因素可以影响传质过程。本实验在相同的操作条件下,对3种不同组成、性能的基膜进行了测试。基膜相关参数如表1所示。

                                                表 1 基膜相关参数

3.离子液体支撑液膜的稳定性和重复利用
3.1膜的稳定性

支撑液膜在传质过程中存在的最大问题是膜载体和溶剂的损失导致膜体系稳定性不足,因而限制了其工业化应用.相比于普通膜载体,离子液体黏度大,分子间较大的范德华作用力使其在膜孔中“固定力”强,不易在跨膜压力等作用下从膜孔中渗出流失,因此可增强支撑液膜体系的稳定性。本实验天津津腾实验设备有限公司采用离子液体PF6作为膜相载体,制备了填充型离子液体支撑液膜,对膜的稳定性进行了评估.图1显示了苯酚萃取率随萃取次数的变化。第2次萃取完成后,纯苯酚溶液萃取率由93.5%下降到85.0%,随后萃取率下降趋缓.5次萃取后,E为80.5%,总体下降了13.9%.这一结果表明,以PF6-煤油体系为液膜相的离子液体支撑液膜的总体稳定性较好。

                                                           图1离子液体支撑液膜的稳定性和可重复利用性
3.2膜的重复利用
天津津腾研究表明研究表明,将一次萃取后的支撑液膜进行清洗和再浸渍可以显著提高膜的稳定性,从而增加膜的使用寿命和可重复利用次数.由图1可知,与未浸渍的离子液体支撑液膜相比,浸渍后的液膜实现再生,5次萃取完成后,苯酚萃取率仍保持在90%以上,下降率不足2%,表明该膜具有良好的可重复利用性能.

4结论
(1)以离子液体PF6为载体,煤油为膜溶剂,PVDF、PTFE、PP3种微孔膜为支撑基膜制备了离子液体支撑液膜.比较了3种膜体系的苯酚萃取效果.结果表明,PVDF膜的渗透系数最大为5.29×10-6m/s,基膜萃取率为42.3%。
(2)选择PVDF微孔膜为基膜,系统研究了影响萃取效果的因素。单因素实验结果表明,最适操作条件为:载体体积分数30%,进料相苯酚质量浓度200mg/L,进料相pH=2,解析相NaOH浓度0.2mol/L,搅拌速率600r/min,温度25℃.
(3)在最适萃取条件下,对工业苯酚废水进行了萃取回收.结果表明,PF6-煤油型离子液体支撑液膜对工业苯酚废水的萃取率为91.1%,渗透系数为2.33×10-5m/s,显示了较好的处理效果。
(4)对液膜的稳定性和可重复利用次数进行了评估.连续5次萃取操作后,纯苯酚溶液萃取率由93.5%下降到80.5%,总体下降了13.9%,与已有研究成果相比,该液膜体系显示出了较好的稳定性.将一次萃取后的离子液体支撑液膜进行清洗、浸渍后,液膜体系实现了再生。5次萃取后,苯酚萃取率仍保持在90%以上,下降率不足2%,显示出良好的可重复利用性。
(5)可在该方法的基础上,对实际苯酚工业废水进行深入研究,为工业化应用提供更为科学合理的数据。