新型分离技术习题解答——第9章

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1、第九章液膜分离及促进传递（习题解答）9-1什么叫促进传递过程，其作用机理如何？答：促进传递是利用膜中的载体与待分离组分间的可逆化学或络合反应，来促进膜内的传质分离过程，因为这些络合反应快速而具有很高的选择性，可显著提高待分离组分通过膜的传递速率及选择性，提高膜的分离性能。9-2为什么处理含酚废水用油包水型液膜；利用相同原理可以处理哪些工业废水？答：所谓油包水型，就是内相和外相是油溶液，膜为水质，整个体系称O/W/O型。处理含酚废水是指要除去水中所含的酚，废水中的酚通过油膜进入萃取介质内部，反应产物不能通过油溶液，被固定在油内部，使废水中的酚含量降低，所以采用O/W/

2、O型。利用相同原理可以处理那些含有本身能溶于油质，但产物不溶于油质的工业废水。9-3为什么脱除废水中金属离子采用有载体的液膜？答：有载体输送的液膜是指在液膜中引入载体，由于载体与被分离溶质间的可逆化学反应与扩散过程耦合，促进传质的进行，使分离过程具有很大的选择性与渗透速率。而无载体输送的液膜则只是用来分离物理、化学性质相似的碳氢化合物，从水溶液中分离无机盐以及从废水中除去酸性及碱性化合物，要脱除废水中的金属离子，必须采用有载体的液膜。9-4将液膜分离与液液萃取作一比较。答：液液萃取一般指通过混合物中介质相对于萃取剂的溶解度不同而进行分离，一般萃取剂只和其中一种介质互

3、溶，如：水可以使甲醇汽油分离成汽油、甲醇水溶液两相。    液膜分离的萃取剂和混合物不直接接触，中间有一层液膜，易溶物质通过液膜进入萃取剂。如：用中油液膜萃取含酚废水中的酚。9-5用间歇式乳化液膜法处理含酚废水，液膜相与内相试剂之比为100:50，待处理料液与内相试剂的体积比为3:1，求油内比Roi与乳水比Rew。解：因为乳化液体积=膜相体积+内相溶剂体积，9-6以乳化液膜处理含酚废水，废水量为4t。要求将酚浓度从1.710×10-3降至1.0×10-5，乳化液膜以异链烷烃为膜溶剂，表面活性剂Span-80的含量为2℅（质量），内相用质量分数0.5℅的NaOH水溶液

4、，油内比2:1。估算乳化液膜的用量。解：已知假设酚与氢氧化钠是1：1的吸收，酚为苯酚，M=94∴废水中含氢量∴NaOH用量∴内相试剂用量∴乳化液膜的用量9-7假定上题含酚废水加入液膜的乳水比为1:1，搅拌20min后，酚浓度才降到1.0×10-5，求该体系中乳化液膜的有效渗透传质系数。解：根据9-8厚度为20μm的多孔聚丙烯膜，孔隙率为50℅，孔中充以水，求氧透过水膜的通量占总膜通量的百分数。解：氧在水中的，在常压101.35KPa，∴∴∴氧在水中的渗透系数∵膜的空隙率为50%，即水膜与聚丙烯膜的面积一样，且厚度均为20μm∴9-9膜厚为100μm的疏水微孔膜，表面

5、孔隙率为65℅，孔曲折率为2.1，孔中充以硝基苯辛醚(ONPOE)，分隔两种水溶液，料液侧为高氯酸钾(KClO4)或高氯酸钠，透过侧为纯水，盐浓度均为0.1mol/l，分配系数：NaClO4=3.2×10-5，KClO4=3.8×10-5,在ONPOE中的扩散系数均为10-5cm2/s。试计算：⑴NaClO4和KClO4的通量；用Calixarene作载体可促进离子的传递，对KClO4络合反应的平衡常数为2.9×10-5L/mol，对NaClO4是270L/mol，载体盐配合物的扩散系数均为4×10-7cm2/s，载体浓度为10-2mol/l。⑵计算NaClO4和K

6、ClO4通过有载体液膜时的通量；⑶计算载体对NaClO4和KClO4的促进传递因子。废水中含NH4OH6.9×10-4，用如下组成的乳化液膜进行脱氨：内相为质量分数2℅的HCl水溶液，膜相为异链烷98℅（质量），含表面活性剂Span-80为2℅，油内比为2:1，估算乳水比。解：9-10用支撑液膜从水溶液中萃取苯丙氨酸（Phe）的实验得到如下结果：时间t/h水溶液中cPhe的浓度时间t/h水溶液中cPhe的浓度05.751.584.080.504.831.923.920.934.535.662.20膜面积为25.2cm2,料液体积为110mL，苯丙氨酸的摩尔质量为16

7、5.2g/mol。计算渗透系数和t=0时的通量；试讨论载体的选择依据、膜的孔隙率对萃取的影响。答：P=1.83*10-6m/s;J=6.4*10-5mol/(m2.s)酸性络合萃取剂构成的液膜破损率最高，溶胀率也最大，中性络合萃取剂的破损率最低，离子缔合萃取剂的破损率居于两者之间。由于这类萃取剂不易与水结合，故以它为载体的液膜溶胀率最小。因为将液膜保留在孔中的一个主要物理力为毛细管力，由Young-Laplace公式，毛细管孔径越小，产生的毛细管力越大。含浸在内的液膜也越稳定，但孔也不宜太小，以保证有较大的膜渗透通量。