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随着煤化工行业的迅速发展,煤化工含酚废水的数量持续增加,成为当前含酚废水的主要来源之一。高浓度含酚废水造成了严重的环境污染问题和资源的浪费。研究开发一种针对高浓度含酚废水的绿色处理方法,对环境保护和资源回收具有重要意义。聚合物包覆膜(Polymer Inclusion Membrane,PIM)是一种可以通过使用不同的载体实现对特定物质选择性传输的膜分离技术,相比于支撑液膜具有更好的稳定性。为了实现对含酚废水中高浓度酚类物质的分离和回收,本研究采用PIM处理含酚废水,探究了不同载体、基底聚合物种类及它们在PIM中的组成比例等对脱酚效率的影响,考察了料液性质、浓度,反萃液性质及浓度等对脱酚效果的影响,并分析了不同条件下苯酚在PIM中的传输机理。在此基础上,本研究提出了协同混合载体聚合物包覆膜,以提高PIM对酚的传输性能和体系稳定性。本研究还将电渗析技术(Electrodialysis,ED)与PIM进行了耦合,以期进一步提高PIM的传输性能、缩短传输时间。主要研究内容及相关结论如下:(1)制备了以叔胺为载体的PIM应用于苯酚的传输分离,比较了不同叔胺对苯酚传输性能的差异,考察了叔胺含量以及传输过程中进料液初始浓度、p H和反萃液浓度等实验条件的改变对苯酚传输性能的影响。实验结果表明,以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为基底,三辛胺(TOA)为载体的PIM具有更高的结晶度和较低的空间位阻,在对于苯酚的传输中获得了明显优势。苯酚的传输效率随着TOA含量的增加而增加,同时发现了“渗透阈值”的存在,表明苯酚与载体形成的络合物在PIM中的传输遵循固定位点跳跃机制。苯酚的高效传输依赖于溶液中适当的p H。在酸性条件下,分子态的苯酚与PIM中的载体形成络合物进行传输。另外,在1-20 g L-1的进料液苯酚浓度范围内,苯酚的初始通量最高可达到340μmol m-2 s-1。PIM对混合溶液中苯酚、对硝基酚、间甲酚和邻氯酚(浓度均为1g L-1)的去除效率均可达到90%以上。在循环使用稳定性的测试中表现出优异的性能,在8次循环后苯酚的萃取率仍然保持在85%以上,反萃率在80%以上。(2)通过对不同离子液体的筛选,选用了组分为聚氯乙烯(PVC)/甲基三辛基氯化铵(Aliquat 336)的PIM用于苯酚的分离与回收。同样证实了PIM对苯酚的传输符合固定点位跳跃机制。与叔胺PIM传输苯酚不同的是,在溶液p H超过酚的p Ka值时,部分苯酚解离为离子态,此时络合萃取作用与离子交换作用同时存在,完成了苯酚的传输。实验发现,在p H为2的条件下,PIM表现了优异的稳定性,该体系可以稳定运行15次循环;但是在p H为8时,PIM的传输性能在第3次循环后就有了明显的下降。为了进一步提高PIM的传输性能和稳定性,采用磷酸三丁酯(TBP)与Aliquat 336作为协同混合物载体,制备的改性PIM使得苯酚的渗透系数从3.49μm s-1增加到了5.88μm s-1,并且完成了15次的持续稳定运行,混合载体体系提高了PIM传输苯酚的效率和稳定性。此外,通过调节溶液的p H扩大了苯酚和对硝基苯酚的分离,为废水中酚类物质的去除与回收提供了切实可行的方案。(3)引入电渗析技术与PIM结合用于对苯酚等酚类物质的去除和回收。考察了电流密度、进料液p H、进料液和接收液的盐离子种类及浓度等因素对电场中苯酚传输的影响。实验结果表明,随着电流密度从0 m A cm-2增加到10 m A cm-2,苯酚萃取率从16.6%提升到87.9%,渗透系数从1.74μm s-1增加到17.26μm s-1。并且发现了传输机理的改变,在电场力的作用下,苯酚的传输不再依赖于络合物通过载体的固定位点跳跃,而是在膜内以类离子通道的形式快速传输。另外,在苯酚保持离子态的条件下才能受到电场力的驱动从而在膜内快速传输。与当前的商用阴离子交换膜AGU相比,PIM和AGU对苯酚的萃取率分别为87.9%和79.1%,PIM对苯酚的渗透系数是AGU的2.0倍。此外,通过提高膜堆数的方式可以进一步提高苯酚的传输效率。PIMED体系同样适用于多种酚类物质的传输和分离,有望实现苯酚和对硝基苯酚的分离。满足了放大生产的前提条件,为PIMED的工业化应用提供了思路和良好前景。