頁巖油含酚廢水萃取過程

????頁巖油是油頁巖內的有機質受熱分解產生的，同時在油頁巖熱解過程中也產生大量的高濃度含酚廢水，這制約著油頁巖熱解工業化的推廣。酚類物質是工業廢水中常見的高毒性、難降解有機污染物，同時又是有機化工的基本原料，具有很高的經濟價值。多年來，國內外研究者對含酚廢水的治理和回收做了大量工作，然而針對頁巖油含酚廢水處理方法的研究極少。本文采用溶劑萃取技術，運用實驗和模擬相結合的方法，針對頁巖油含酚廢水的處理進行初步研究。

????對頁巖油含酚廢水進行水質分析，以苯酚模擬廢水代替頁巖油含酚廢水，通過相平衡實驗對比不同溶劑的萃取脫酚性能，選擇適宜的溶劑進行模擬研究。木文應用AspenPlus軟件，物性方法為NRTL方程，建立萃取模型，細致研究溶劑的萃取脫酚性能。由于物性參數對模擬非常重要，以詳細的相平衡實驗數據來矯正NRTL模型參數，以提高準確度。

????實驗對比后選擇甲基叔戊基醚(TAME)作為脫酚溶劑，研究結果表明TAME的脫酚能力較強，對苯酚的分配系數在40-60之間，pH值在2~10時萃取率達95%以上，在酸堿性體系中均適用。本文還考察了錯流、逆流萃取工藝及萃取塔的萃取流程，并對萃取塔萃取流程中的相比、溫度、塔板數、塔板效率等因素進行靈敏度分析。在相比為2,溫度為25℃，塔板數為4，塔板效率假定為0.8的條件下，以苯酚模擬廢水進料進行模擬，塔出口水中酚濃度為0.0886 mg/L,脫酚效率高達99.8%。可見TAME的脫酚性能優異，可以作為含酚廢水萃取工藝的萃取劑。

????隨著工業迅猛發展、人們生活水平提高和人口的不斷增長，能源短缺逐漸成為世界性的問題。自石油危機開始，全球的能源市場發生了根本的結構性改變，迫使主要的能源進口國積極開發節能技術，尋找可替代的能源，隨之新能源發展受到世界各國的普遍重視，核能、風能、太陽能等各種新能源逐漸開始工業化普及。油頁巖，又稱油母頁巖，是一種可熱解產生頁巖油的巖石。油頁巖在世界各地儲量豐富，且開采利用的很少，而頁巖油又可作為石油的替代品，這使得油頁巖成為地球上石油和煤以外又一重要的一次能源。油頁巖熱解生成頁巖油及其工業化也成為各國科研工作者的研究熱點。

????在油頁巖熱解生成頁巖油的過程中產生了大量高濃度含酚廢水無法排放，這使得處理頁巖油含酚廢水成為開發利用油頁巖不可缺少的關鍵技術驟，然而迄今為止針對頁巖油含酚廢水處理工藝的研究極少，大大制約著頁巖油工業的發展。頁巖油含酚廢水濃度高、組成復雜、組分變化大，如不經處理直接排放會對人體和環境等帶來嚴重危害，國家嚴格限制含酚廢水的排放，并制定了排放標準為小于0.5?mg/L。同時酚類化合物又是有機化工的基本原料，若將其回收利用，將具有很高的經濟價值。顯然對頁巖油含酚廢水處理的研究是一個具有很大應用價值和深遠意義的課題。

????國內外科研工作者曾對含酚廢水的處理和回收進行了較深入的研究。治理工業含酚廢水，一方面應使其含酚量大幅度下降，減少對環境的污染，另一方面則應盡量回收廢水中有價值的酚類物質，使其變廢為寶。尋找處理含酚廢水、回收酚的有效方法是減少環境污染，變廢為寶，降低生產成本直接經濟的課題。由于不同工業廢水在水質上有很大差別，因此處理方法和具體操作也會有所不同。目前處理含酚廢水主要有化學法、物理法、物理化學法、生化法等多種方法，除了常規方法外還應用了光技術、聲技術等方法來處理含酚廢水。但由于傳統的處理方法投資少、成本低，經濟性很好，在工業應用上更為普遍，如溶劑萃取法、吸附法、生化處理法等。其中溶劑萃取法是目前較成熟的處理工藝，有技術成熟、周期短、經濟性好、可適用于不同規模等優點。

????本文應用溶劑萃取技術針對頁巖油含酚廢水的處理進行初步研究。溶劑萃取法包括兩個關鍵工藝，富集萃取操作和回收反萃操作。利用酚類物質在有機溶劑和水中的溶解度不同，實現酚在兩相中的轉移，使酚在溶劑相富集增濃，從而降低廢水酚濃度的目的，然后再進行酚和有機溶劑的分離，使酚類物質可以得到再利用。與此同時，由于有機溶劑與水總會有一定程度的互溶，如果溶劑在水中溶解度大，容易導致萃取后廢水的二次污染。因此選擇一種經濟又高效的酚類處理、回收并可再生的萃取劑，是含酚廢水溶劑萃取技術的實施關鍵。本文通過實驗對比分析，選擇一種較好的有機物一甲基叔戊基醚-作為萃取脫酚溶劑，并以實驗為基礎，采用Aspen Plus軟件模擬的手段，研究對甲基叔戊基醚的脫酚性能，并對不同的萃取工藝流程進行模擬和靈敏度分析，研究用甲基叔戊基醚萃取脫酚的可行性，以探尋萃取工藝和操作條件，以達到預期的分離效果。

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