新型膜吸收海水提溴过程研究

《新型膜吸收海水提溴过程研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、*新型膜吸收海水提溴过程研究11122郝福锦武春瑞吕晓龙王国强张慧峰1(中空纤维膜材料与膜过程教育部重点实验室，天津工业大学生物化工研究所，天津300160）2（海水化学资源利用研究室，国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，天津300192）摘要：利用新型疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜及组件，研究了浓海水及吸收液的浓度、流速及温度等因素对传质系数、脱溴率的影响。结果表明:脱溴率η和传质系数k随吸收液浓度增加而增大，在低浓度吸收液时，η和k随流速增加而增加，在浓度达到0.01mol/L时，流速增加，η和k的变化不再明显；原料液浓度对η和k影响可

2、以忽略。原料液的流速增加，η和k显著增大，但温度升高，η和k略有下降。关键词：聚偏氟乙烯；中空纤维膜；膜吸收；海水提溴随着现代工业的迅速发展，溴的需用量也迅速增长。溴在海水中的储量占地球上总储量的99%，开发高[1-2]效的海水提溴技术一直是海水资源化研究的重点之一。迄今为止，制溴工业一直沿用空气吹出法从浓海水和卤水中提取溴素，但存在设备庞大、能耗大、产量低和运行难以控制等缺点，还存在液泛、沟流、雾沫[3]夹带等问题。开发节能高效的新型提溴工艺逐渐受到重视。气态膜吸收是将膜与传统吸收过程相结合而出现的一种新型分离技术。它使用疏水性微孔膜将气液两相分隔开

3、，利用膜孔实现气、液两相间传质。能克服[4]传统吸收塔液泛、雾沫夹带、沟流等缺点，并具有单位体积接触面积大、两相流动互不干扰等优点，引起[5]研究者的关注，并成为海水提溴研究的热点。本论文即采用自制的新型PVDF疏水中空纤维膜，系统研究了浓海水及吸收液的浓度、流速及温度等因素对过程传质系数、脱溴率的影响，并考察了提溴过程中膜的稳定性。1实验1.1实验原料与仪器PVDF中空中空纤维膜，内径0.8mm,壁厚0.15mm；PVDF膜组件，Φ30×210mm，装丝92根，有效长度210mm；自制。溴素；模拟浓海水；吸收液（甲酸钠溶液）；pH计，pHS-3C，上

4、海精密科学仪器有限公司；分光光度计，TU-1810，北京普析通用仪器有限公司；分析天平，FA2004N上海精密科学仪器有限公司。1.2实验装置及过程基本原理本实验采用的膜吸收提溴过程装置如图1所示。实验系统由原料液和吸收液回路两个相对独立的部分组成。原水由泵从原液瓶泵入中空纤维膜内侧，溴挥发成单质，以气态形式经膜孔扩散到膜的另一侧，含溴原水回流至原液瓶,整个吸收过程维持原水pH在3.5左右；吸收液由泵从吸收液瓶泵入膜组件的膜丝外管壳内，在管壳内沿着膜纤维外壁与进料液逆向流动，吸收了从膜原料侧扩散的溴之后流回至吸收液瓶。ò资金项目:“十一五”国家科技支撑

5、计划项目(2006BAB03A06)；863计划项目（2008AA06Z303）。作者简介：郝福锦（1984-），女，硕士研究生，主要从事海水提溴过程膜分离技术研究。通讯联系人：吕晓龙，教授，主要从事新型膜材料与膜过程研究，Email:luxiaolong@263.net。1原水采用溴素稀释配置，吸收液选用甲酸钠。溴单质透过膜与甲酸钠反应转换成溴离子。原理如下：Br2+HCOONaNaBr+HBr+CO21045310pH调节757623961818图1膜吸收法海水提溴实验装置示意图1、恒温水浴2、吸收液瓶3、取样阀4、膜组件5、流量计6、调节阀7、回

6、流阀8、磁力循环泵9、原液瓶10、温度计1.3分析方法与数据处理实验中用碱将原水中的溴单质转化成溴离子，采用酚红分光光度法测定初始溴含量C0和t时间溴含量Ct，利用公式（1）计算脱溴率η，并利用公式（2）中空纤维膜吸收传质系数计算公式，计算传质系数k。C−Cη=ot×100%（1）Codu4VlnC0]K=−ln[1−（2）24l.314duNtCt式中：η为脱溴率；C0和Ct为原水中溴的起始浓度和t时刻的瞬时浓度(ppm)；K为总传质系数（cm/s）；V为原水溶液体积（mL）；u为原水在膜丝内的线速度（cm/s）；d为中空纤维膜丝内径（cm）；l为膜

7、丝有效长度（cm）；N为膜丝根数；t为运行时间（s）。2结果与讨论2.1吸收液浓度对脱溴率和传质系数的影响在25℃下，确定原料液、吸收液体积为1000ml，溴浓度132ppm，原料液流速和吸收液流速分别为36.3cm/s和4.04cm/s，脱溴时间40min，研究了吸收液浓度对脱溴率和传质的影响，结果如图2所示。由图2可知，吸收液浓度从0.003mol/L增加到至0.8mol/L时，脱溴率η从55%迅速提高至86%，传质−4−4系数k从4.6×10cm/s增加到16×10cm/s。吸收液浓度较小时，η和k随吸收液浓度的增加而明显增大，当吸收液浓度增大到

8、0.01mol/L时，η和k增加趋势减缓；吸收液浓度继续增大，η和k几乎不再变化。当吸收液浓度