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

2、量降低，所以采用O/W/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

3、解度不同而进行分离，一般萃取剂只和其中一种介质互溶，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S

4、pan-80的含量为2℅（质量），内相用质量分数0.5℅的NaOH水溶液，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

5、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

6、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KClO4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05.751.5

7、84.080.504.831.923.920.934.535.662.20膜面积为25.2cm2,料液体积为110mL，苯丙氨酸的摩尔质量为165.2g/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-L

8、aplace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。