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工业含硝酸废水大量存在,如采矿、化肥生产、污水灌溉等行业,直接排入自然水体,会造成水体的富营养化而破坏环境,并对人体健康造成巨大威胁。尽管对普通硝酸盐废水的处理已进行了大量的研究,但对含低浓度硝酸废水的研究仍然十分有限。针对模拟含硝酸废水,提出使用溶剂萃取法和支撑液膜萃取技术进行硝酸氮的资源化回收,以此达到对工业含硝酸废水的无害化、资源化处置。首先,采用溶剂萃取法对废水中的硝酸进行萃取分离研究,系统考察了萃取剂种类、萃取时间、萃取剂浓度、相体积比和水相中硝酸的初始浓度等因素对水溶液中硝酸萃取分离效果的影响。研究结果显示Alamine 336可以有效的对水中的硝酸进行萃取分离,硝酸萃取在60 s内可达到平衡,萃取效率随着Alamine 336浓度的升高、油水相比的增大、初始硝酸浓度的升高和萃取温度的下降而升高。通过McCabe Thiele图解计算可知,在油水相比为1:2、10.0vol%Alamine 336的条件下,经过2个理论级萃取,理论上可将水中2.0 g·L-1硝酸降低至15 mg·L-1以下。采用0.05 mol·L-1的氢氧化钠溶液,在油水相比为1:2的条件下,通过两级反萃,硝酸的反萃率可达96.7%。研究发现Alamine 336萃取硝酸是通过离子对缔和机制实现的,不同酸度下硝酸在有机相中的存在形式分别为TOA·HNO3和TOA·2HNO3。在溶剂萃取技术的基础上,提出支撑液膜萃取体系。采用三腔室连续溶剂萃取支撑液膜法。系统考察了膜种类、萃取时间、料液浓度、物料相体积、两相流量等因素对膜萃取传质性能的影响。结果表明随着膜孔隙率的增加和膜厚度的降低,传质性能更优,且随着腔室流量的增加,传质性能逐步提升。研究结果显示:选用孔径为0.464μm的亲水性PVDF膜,萃取剂Alamine 336浓度为10.0 vol%,物料相硝酸初始浓度为1.0 g·L-1,反萃相使用浓度为0.01 mol·L-1的氢氧化钠溶液,料液相、有机相和反萃相流量均为150.0 ml·min-1的条件下,经过约270.0 min后可将废水中硝酸降低至14.4 mg·L-1,达到一级排放标准。萃取-反萃体系的复合膜传质系数KA为1.06×10-5 m·s-1,单独萃取的传质系数KA为5.62×10-6 m·s-1,即复合膜萃取体系具有较高的传质速率。建立支撑液膜萃取传质模型。通过将传质过程划分为物料相扩散传质步骤、跨膜运输传质步骤、实验反应过程和有机相扩散传质步骤,并依据经典传质阻力模型对总传质系数进行估算。经过总传质系数的实测值与模拟值相比较,证明所建立的模型能够有效拟合实测总传质系数,实测传质系数与理论值误差在10%以内。并比较各传质步骤的传质系数,确定了跨膜运输传质步骤为传质控制速率步骤。本文研究结果可为回收低浓度硝酸和处理工业含硝酸盐废水提供理论依据和工艺基础。