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CWL-M萃取设备溶剂萃取法处理含酚废水处理技术现状

作者:管理员    发布时间:2016/6/3 15:40:38

CWL-M萃取设备溶剂萃取法处理含酚废水处理技术现状

处理工业含酚废水的目的有两个方面,降低酚含量和回收利用酚类物质。降低废水中附含量的目的是减少酚类物质对环境和人类的污染和危害,回收利用的类物质是因为酚类物质是有机化工的重要原料。目前国内外对含酚废水的处理方法见表1.2

 

溶剂萃取法

溶剂萃取法是利用酚在水和有机溶剂中的溶解能力的差异,以实现酚在两}相中的转移。酚属于Lewis酸,在水中活度系数大,更易被物理溶剂所萃取。溶剂萃取技术的缺点是溶剂在水相中的溶解度较大,从而造成溶剂消耗大、二次污染、需要进行溶剂回收等问题,影响操作的可靠性和经济性。(CWL-M萃取设备溶剂萃取法处理含酚废水处理技术现状)

(1)液-液萃取概述及萃取平衡

    萃取操作包括混合传质过程、沉降分相过程、脱除济剂过程。液一液相平衡是萃取传质过程进行的极限,其传质程J受相平衡关系的影响。当两相中溶质的存在状态相同时相平衡关系用公式表示:

 

式中,A为萃取分配常数,[A],1, [A]2分别代表萃取平衡时溶质A在两相中的浓度当两当两相中溶质的存在状态相同时相平衡关系公式表示如下,其中DA是分配系:

 

式中,[Ai](W)[Ai](o)分别代表被萃组分在水相中和有机相不同化学形式的平衡浓度。萃取分配系数DA反应了萃取效率的大小和分离效果的优劣。(CWL-M萃取设备溶剂萃取法处理含酚废水处理技术现状)

 

    由于液-液萃取过程至少涉及三个组分,所以相平衡可用等边三角形和直角坐标(分配曲线)表示,等边三角形表示的溶解度曲线和直角坐标表示的分配曲线可相互转换。

    以三元体系A-B-C为例,曲线与相互转化方式如图1.1所示。

    图1.1(a)中,B, C为可部分互溶的两溶剂,A是与B, C可无限互溶的溶质。曲线[is}}1R2QEZElE区域内为两相区,曲线外为单相区。曲线RR1R2QE2E1E称为溶解度曲线,Q点为临界混溶点。M点对应的两个相的平衡组成为R2和E2称为平衡液或共辘相,直线R2E2称为结线或平衡线。

    (2)萃取剂的选择(CWL-M萃取设备溶剂萃取法处理含酚废水处理技术现状)

萃取分离的效果受到很多因素的影响,萃取操作的经济性和实用性影响着萃取操作能否顺利进行下去,而这些问题的关键是萃取剂,如果萃取剂选择的不适合或是不符合要求,那么萃取操作就很难进行。在萃取工业上,对萃取剂的要求有很多,具体内容列于表1.3:

 

    应该指出的是,在实际操作中,以上要求往往不能同时满足,如萃取能力强,反萃取就较为困难,所以应根据科研和生产的具体要求,选择适宜的溶剂,发挥某一萃取体系的优点,再设法克服其不足之处。

    在萃取过程中,为了达到某种效果或是改善萃取剂的特性等等很多原因,稀释剂会被加入到有机相中。稀释剂主要作用有:第一,加大萃合物在有机相内的溶解度;第二,调节萃取剂在萃取剂和稀释剂组成的有机相内的浓度。稀释剂分为两大类:惰性稀释剂(改善萃取有机相的物性)和活性稀释剂(改善萃取有机相物性和提高萃取能力)。在有些情况卜,为了改善萃取性能,在萃取剂一稀释剂体系中还可加进第三种溶剂作为添加剂。

    (3)液一液萃取的主要方式

    液一液萃取的方式有很多种,按萃取级数的多少可以分为单级萃取和多级萃取,而多级苯取又可按流向和附加装置分为错流萃取、逆流萃取、分馏萃取过程、带有回流的分馏萃取过程以及多级逆流萃取和分馏萃取过程的变体过程。

    a单级萃取

单级萃取就是将原料液和萃取剂进行一次充分的混合,两相达到相平衡后就进行分离。此过程中原料液和萃取剂只到达一次相平衡,所以单机萃取一般不适合连续操作,一般都是间歇操作。单机萃取过程如图1.2所示。

 

    单级萃取操作的问题:设计性问题和操作型问题。

    单级萃取是间歇性操作,所以萃取效果有限、萃取率低是单级萃取的缺点。如果想要通过单级萃取过程得到浓度很低的萃取液,那么消耗大量的萃取剂是必须的,也是不可避免的。克服单级萃取缺点的方法是采用多级萃取。(CWL-M萃取设备溶剂萃取法处理含酚废水处理技术现状)

    b多级错流萃取

    多级错流萃取是每级都加入新鲜溶剂,前级的萃余相作为后级的原料,多级错流萃取流程如图1.3所示。图中每个方块1, 2, 3n代表一次接触平衡,方块III分别代萃取相和萃余相的脱溶剂操作,xY分别代表水中和有机相中被萃组分的浓度。这种操作方式的传质推动力大,只要级数足够多,最终可得到溶质组成很低的萃余相,但是溶剂的用量较多。

 

    c多级逆流萃取

    多级逆流萃取过程是原料液与萃取剂从相反的方向流入萃取装置,原料液从第一级进入,萃取剂从最后一级进入,原料液的第一级与萃取剂的最后一级接触并达到平衡,同时萃取剂从最后一级流出,称为萃取相。进入到第二级的原料液与萃取剂的倒数第二级进行接触达到平衡后分离,这样一级一级的接触达到平衡后分离,当原料液进入到最后一级时,与从最后一级进入的萃取液进行接触达到平衡后,原料液经过多级的接触平衡后从最后一级流出,称为萃余相。

 

    图1.4就是多级逆流萃取的流程图,原料液从第一级进入,最终从第N级流出。新鲜的萃取剂从第N级进入,与水相逆流接触平衡,最终从第一级流出。多级逆流萃取操作传质平均推动力大、分离效果高、溶剂用量较小。

    d分馏萃取过程

    当欲分离的二组分的分配系数相差不大,或者对分离要求较高时,多级错流过程和多级逆流过程尚不能满足要求,这时可以在多级逆流过程的有机相出口端再附加一多级逆流的洗涤过程而组成为分馏萃取过程。

    由于分离萃取过程能够分离两种分配系数相差不大的组分,因此它在核化工、有色和稀有金属水法冶金及有机化工领域中广泛的应用于性质相近组分的萃取分离。

    e带有回流的分馏萃取过程

    为了对被萃取组分进行更有效的分离和浓集,可以在分馏萃取过程的基础上附加产品液的回流,即是在洗涤段一端附加一溶剂分离器或是一反萃段将部分离开第1‘级的有机相中的被萃取组分(主要是易萃组分)转入水相洗涤液后返回到洗涤段,或是在萃取段一端附加一溶剂分离器或萃取段,将部分离开第N级的水相萃余液中的被萃取组分转入新鲜有机相后,再返回到萃取段。这时,洗涤液中x00,有机相中y00,这种分馏萃取过程称为带有回流的分馏萃取过程。此方式不仅可以提高萃得有机相中易萃组分的浓度,而且可以加大A, B两组分的分离效果。(CWL-M萃取设备溶剂萃取法处理含酚废水处理技术现状)

    f多级逆流萃取和分馏萃取过程的变体

    为了提高萃取过程的效率,或是强化萃取过程,人们在己有萃取流程的基础上,有开发了若干萃取流程的变体,主要有多级逆流萃取过程的萃、反交替排列,带有有机相或是水相旁路的多级逆流萃取过程,具有多出口的分馏萃取过程以及带有水相旁路的分馏萃取过程。

    (4)新型萃取技术

    现代工业的发展,要求分离技术随着其发展而变得先进,否则不能满足其要求而限制了工业的发展。面对新的分离要求,萃取分离也面临着新的挑战。在传统的萃取单元操作的基础上,萃取分离与反应的祸合、萃取分离与其他单元操作过程的祸合以及对分离过程的强化成为新型萃取分离技术发展的特点。卞要新型萃取技术如表1.4所示。

          

    除表1.4所列的几种新型萃取技术外还有很多新型的萃取技术。他们都有自己的特性和优点,适合于不同的场合和分离要求,为分离操作提供了更多的方法和技术。

 

 

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