? 含酚廢水是一種來源比較廣泛有毒難降解有機工業廢水,同時,酚又是污染嚴重的廢水，CWL-M型離心萃取機處理含酚廢水,顯著優點,如分相性能好,可操作和維修簡單?,所需工作人員少,可顯著減輕工人，溶劑萃取法是國內外現有處理高濃度含酚廢水的方法，能滿足萃取脫酚工藝的需要。國內已有用離心萃取器處理含酚廢水的有效和廣泛的方法,?具有工藝簡單、易操作、設備?投資少和占地面積小等優點。常用的萃取劑有TBP、正辛醇、等已用于工業含酚廢水的處理?,獲得很好的效果

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主要試劑和實驗設備

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???萃取劑是混合型絡合萃取劑,其各組成的化學式 ?主要物性參數 :密度為 838 kg /m3 ,粘度為 2.12 ×10- 3 Pa s, 界面張力為 1.1 ×10- 2 N m/ 3 , 在水中溶解度 <0.1 kg m/3 , 閃點為 68 ℃,沸點為 191 ℃ 。萃取劑萃取對酚時要求在酸性條件下進行 ,通常是用硫酸調節廢水酸度。由于實驗所用的設備(CWL-M型離心萃取機、計量泵等 )的材質是高分子復合材料,耐酸。耐堿防腐蝕?pH =2. 0,不影響萃取效果。CWL50-M?離心萃取機, 鄭州天一萃取科技有限公司研發，?雙柱計量泵 ,HP8452A 型紫外分光光度計,美國 HP 公司制造 ;SA-520度 計 ,美國 ORION 公司制造。ΥCWL50-M?離心萃取機主要由軸、轉筒和外殼組成 ?其處理能力 (水-煤油體系 )為5 L /h,兩相液體存留量為 50mL, 操作流比 (A O/ )范圍為 1 /10 ～ 10 /1, 傳質級效率可達 95%以上 ,建議操作轉速為 3000 ～ 5000 r m/ in。當密度不同、互不相溶的兩相液體分別從 2個進料口進入環隙后 ,依靠高速旋轉轉筒的帶動和液層間的摩擦 , 在環隙內實現劇烈而均勻的混合 ,萃取傳質過程由此發生。當高速旋轉的混合液向下流動碰到固定葉片后 ,把動能轉化為靜壓能, 混合液就從轉筒底部的混合相口進入轉筒。轉筒內的徑向葉片使混合液隨轉筒同步旋轉。混合液在強大離心力的作用下進行分相 ,重相被甩到轉筒外緣 ,聚集到轉筒壁處,通過靠近轉筒壁的垂直孔道經重相堰流入重相收集室 , 從重相出口流出。而輕相則被擠向轉筒內側, 經輕相堰和水平通道流入輕相收集室 ,從輕相出口流出。五級實驗系統是用五級串聯的CWL50-M?離心萃取機。水相和有機相分別從水相貯槽和有機相貯槽流出 ,經計量泵進入離心萃取機的環隙 ,在此進行充分混合、傳質, 流進轉筒后在離心力的作用下分相后進入各自的收集室 ,然后從各自的出口管流出。

1.3 實驗方法

以對硝基酚硝酸溶液 為研究體系,進行了對硝基酚的分配比測定實驗。

其具體方法:

????量取一定體積的萃取劑和同體積的模擬含酚廢水倒入磨口離心試管中,充分混合后 ,離心分相, 分析水相中酚的濃度, 即此實驗條件下水相中酚的平衡濃度 CA* , 再根據物料衡算求出有機相中對酚的平衡濃度 CO* , 即可求得分配比 D (D =CO* /CA* )。隨后進行了對酚的傳質速度實驗。

其具體方法:

????量取一定體積的萃取劑和同體積的模擬含對酚廢水倒入磨口離心試管中, 振蕩 3 s, 離心分相 ,分析水相中酚的濃度。按同樣方法完成振蕩時間 t為 5、10、20和 40 s的實驗。最后計算出傳質級效率 E 。

最后,進行了萃取模擬含對酚廢水的單級實驗 ,研究了轉速、流比和總流量等運行條件對傳質級效率的影響, 在此基礎上進行了五級串聯 萃取實驗,并用五級串聯進行了反萃實驗。傳質級效率 E 以水相中被萃取組分的濃度變 化來計算,即[ 12] :E=CA , in -CA , out ×100% CA , in -CA, eq

萃取率 ρ由下式計算:

ρ=(CO, ou t -CO, in )VO ×100% CA , in VA

式中:

CA, in 、CA, ou t、CA, eq分別為進口水相、出口水相和 平衡水相的濃度, m g /L;CO , in 、CO , out分別為進口有機相、出口有機相的濃度 , m g /L;VO 、VA ?分別為有機相、水相的體積, L。

1.4 分析方法

采用 HP8452A型紫外分光光度計來分析水相 中的對酚濃度,采用 SA-520型酸度計來直接測 定水溶

液 pH 值。

2 結果與討論

2.1 萃取脫酚法的基本原理[ 5]

????利用酚在萃取劑和水中的溶解度不同用萃取劑 將酚從含酚廢水中分離出來 ,再用 NaOH 水溶液從 含酚

萃取劑中回收酚 ,這就是萃取脫酚的基本原理。 在此過程中涉及到 2個重要問題 :

一個是分配比 D , 另一個是傳質速度, 它決定了在一定的相接觸時間 內所傳遞酚的數量。

2.2 分配比測定實驗

分配比測定實驗結果表明 ,對于 439.2 m g /L 對 酚硝酸溶液體系 , 對酚的分配比是 1103.4,因而易被萃取。

2.3 傳質速度實驗

對于 439.2 m g /L 對酚硝酸溶液 體系,當相比為 1∶1時, 水相中對酚的平衡濃度 C*A =0.40 m g /L。混合時間 t與級效率 E 的關系見表 1。從表 1 可以看出 , 兩相混合 3 s 后 ,傳質級效率接近 100%, 萃取基本達到平衡。由 此可知 ,對酚在此體系中的傳質過程主要受擴散因素控制。對于 CWL-M型離心萃取機,當轉速為 2000 ～ 4000 r m/ in,總流量為 35 ～ 80 mL m/ in時,它能提供的 兩相接觸時間大于 5 s。考慮到兩相液體在離心萃取機環隙內的混合比試管中的混合要強烈得多 ,因此,離心萃取機應用于含對酚廢水處理是非常成功。

2.4 萃取脫酚實驗

2.4.1 單級實驗

單級萃取實驗條件:水相進口對酚濃度為901.9 m g /L,重相堰直徑為 11 mm。實驗結果 表明 :(1)在合適的實驗條件下 ,級效率 E 可達 99%以上。 (2)級效率隨兩相總流量 Q 的增加 而降低。當其他條件一定時,總流量增大 ,在存留量 一定的情況下,兩相停留時間縮短, 也即兩相混合時 間縮短 ,因此 ,級效率降低。 (3)流比 R (A /O)是影 響傳質級效率的重要因素 , 級效率隨流比的增大而 降低。流比增大, 兩相混合不易均勻。 (4)級效率 隨環隙直徑 D 的增大而降低。環隙直徑越大, 混合越不強烈。 (5)級效率隨轉速 ω的增大而增大。轉 速越高 ,混合越強烈。

2.4.2 五級串聯萃取實驗

五級串聯萃取實驗的結果表明 :在優 化的操作條件下 ,萃取率可達 99%以上。經五級串 聯逆

流萃取后的含對硝基酚廢水達到生化處理要求 (所允許的酚的濃度≤163mg /L)。

2.4.3 反萃實驗

五級串聯的反萃實驗結果見表 3。結果表明, 在 合適的操作條件下, 反萃取率可達 98%以上。反萃 再

生的萃取劑可重復回用, 對萃取效果的影響不大, 而且用離心萃取機進行反萃時,沒有出現乳化現象。