煤制氣行業(yè)含酚廢水處理工藝流程及工業(yè)運(yùn)行

? 含酚廢水是一種來源比較廣泛有毒難降解有機(jī)工業(yè)廢水,同時(shí),酚又是污染嚴(yán)重的廢水，CWL-M型離心萃取機(jī)處理含酚廢水,顯著優(yōu)點(diǎn),如分相性能好,可操作和維修簡(jiǎn)單?,所需工作人員少,可顯著減輕工人，溶劑萃取法是國內(nèi)外現(xiàn)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(nèi)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(jiǎn)單、易操作、設(shè)備?投資少和占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。常用的萃取劑有TBP、正辛醇、等已用于工業(yè)含酚廢水的處理?,獲得很好的效果

?

主要試劑和實(shí)驗(yàn)設(shè)備

?

???萃取劑是混合型絡(luò)合萃取劑,其各組成的化學(xué)式 ?主要物性參數(shù) :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(diǎn)為 68 ℃,沸點(diǎn)為 191 ℃ 。萃取劑萃取對(duì)酚時(shí)要求在酸性條件下進(jìn)行 ,通常是用硫酸調(diào)節(jié)廢水酸度。由于實(shí)驗(yàn)所用的設(shè)備(CWL-M型離心萃取機(jī)、計(jì)量泵等 )的材質(zhì)是高分子復(fù)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(jī), 鄭州天一萃取科技有限公司研發(fā)，?雙柱計(jì)量泵 ,HP8452A 型紫外分光光度計(jì),美國 HP 公司制造 ;SA-520度 計(jì) ,美國 ORION 公司制造。ΥCWL50-M?離心萃取機(jī)主要由軸、轉(zhuǎn)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(zhì)級(jí)效率可達(dá) 95%以上 ,建議操作轉(zhuǎn)速為 3000 ～ 5000 r m/ in。當(dāng)密度不同、互不相溶的兩相液體分別從 2個(gè)進(jìn)料口進(jìn)入環(huán)隙后 ,依靠高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒的帶動(dòng)和液層間的摩擦 , 在環(huán)隙內(nèi)實(shí)現(xiàn)劇烈而均勻的混合 ,萃取傳質(zhì)過程由此發(fā)生。當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)的混合液向下流動(dòng)碰到固定葉片后 ,把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能, 混合液就從轉(zhuǎn)筒底部的混合相口進(jìn)入轉(zhuǎn)筒。轉(zhuǎn)筒內(nèi)的徑向葉片使混合液隨轉(zhuǎn)筒同步旋轉(zhuǎn)?；旌弦涸趶?qiáng)大離心力的作用下進(jìn)行分相 ,重相被甩到轉(zhuǎn)筒外緣 ,聚集到轉(zhuǎn)筒壁處,通過靠近轉(zhuǎn)筒壁的垂直孔道經(jīng)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(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè), 經(jīng)輕相堰和水平通道流入輕相收集室 ,從輕相出口流出。五級(jí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是用五級(jí)串聯(lián)的CWL50-M?離心萃取機(jī)。水相和有機(jī)相分別從水相貯槽和有機(jī)相貯槽流出 ,經(jīng)計(jì)量泵進(jìn)入離心萃取機(jī)的環(huán)隙 ,在此進(jìn)行充分混合、傳質(zhì), 流進(jìn)轉(zhuǎn)筒后在離心力的作用下分相后進(jìn)入各自的收集室 ,然后從各自的出口管流出。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

以對(duì)硝基酚硝酸溶液 為研究體系,進(jìn)行了對(duì)硝基酚的分配比測(cè)定實(shí)驗(yàn)。

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(shí)驗(yàn)條件下水相中酚的平衡濃度 CA* , 再根據(jù)物料衡算求出有機(jī)相中對(duì)酚的平衡濃度 CO* , 即可求得分配比 D (D =CO* /CA* )。隨后進(jìn)行了對(duì)酚的傳質(zhì)速度實(shí)驗(yàn)。

其具體方法:

????量取一定體積的萃取劑和同體積的模擬含對(duì)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(shí)間 t為 5、10、20和 40 s的實(shí)驗(yàn)。最后計(jì)算出傳質(zhì)級(jí)效率 E 。

最后,進(jìn)行了萃取模擬含對(duì)酚廢水的單級(jí)實(shí)驗(yàn) ,研究了轉(zhuǎn)速、流比和總流量等運(yùn)行條件對(duì)傳質(zhì)級(jí)效率的影響, 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了五級(jí)串聯(lián) 萃取實(shí)驗(yàn),并用五級(jí)串聯(lián)進(jìn)行了反萃實(shí)驗(yàn)。傳質(zhì)級(jí)效率 E 以水相中被萃取組分的濃度變 化來計(jì)算,即[ 12] :E=CA , in -CA , out ×100% CA , in -CA, eq

萃取率 ρ由下式計(jì)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(jìn)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(jìn)口有機(jī)相、出口有機(jī)相的濃度 , m g /L;VO 、VA ?分別為有機(jī)相、水相的體積, L。

1.4 分析方法

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

液 pH 值。

2 結(jié)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(gè)重要問題 :

一個(gè)是分配比 D , 另一個(gè)是傳質(zhì)速度, 它決定了在一定的相接觸時(shí)間 內(nèi)所傳遞酚的數(shù)量。

2.2 分配比測(cè)定實(shí)驗(yàn)

分配比測(cè)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 ,對(duì)于 439.2 m g /L 對(duì) 酚硝酸溶液體系 , 對(duì)酚的分配比是 1103.4,因而易被萃取。

2.3 傳質(zhì)速度實(shí)驗(yàn)

對(duì)于 439.2 m g /L 對(duì)酚硝酸溶液 體系,當(dāng)相比為 1∶1時(shí), 水相中對(duì)酚的平衡濃度 C*A =0.40 m g /L?；旌蠒r(shí)間 t與級(jí)效率 E 的關(guān)系見表 1。從表 1 可以看出 , 兩相混合 3 s 后 ,傳質(zhì)級(jí)效率接近 100%, 萃取基本達(dá)到平衡。由 此可知 ,對(duì)酚在此體系中的傳質(zhì)過程主要受擴(kuò)散因素控制。對(duì)于 CWL-M型離心萃取機(jī),當(dāng)轉(zhuǎn)速為 2000 ～ 4000 r m/ in,總流量為 35 ～ 80 mL m/ in時(shí),它能提供的 兩相接觸時(shí)間大于 5 s。考慮到兩相液體在離心萃取機(jī)環(huán)隙內(nèi)的混合比試管中的混合要強(qiáng)烈得多 ,因此,離心萃取機(jī)應(yīng)用于含對(duì)酚廢水處理是非常成功。

2.4 萃取脫酚實(shí)驗(yàn)

2.4.1 單級(jí)實(shí)驗(yàn)

單級(jí)萃取實(shí)驗(yàn)條件:水相進(jìn)口對(duì)酚濃度為901.9 m g /L,重相堰直徑為 11 mm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果 表明 :(1)在合適的實(shí)驗(yàn)條件下 ,級(jí)效率 E 可達(dá) 99%以上。 (2)級(jí)效率隨兩相總流量 Q 的增加 而降低。當(dāng)其他條件一定時(shí),總流量增大 ,在存留量 一定的情況下,兩相停留時(shí)間縮短, 也即兩相混合時(shí) 間縮短 ,因此 ,級(jí)效率降低。 (3)流比 R (A /O)是影 響傳質(zhì)級(jí)效率的重要因素 , 級(jí)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(jí)效率 隨環(huán)隙直徑 D 的增大而降低。環(huán)隙直徑越大, 混合越不強(qiáng)烈。 (5)級(jí)效率隨轉(zhuǎn)速 ω的增大而增大。轉(zhuǎn) 速越高 ,混合越強(qiáng)烈。

2.4.2 五級(jí)串聯(lián)萃取實(shí)驗(yàn)

五級(jí)串聯(lián)萃取實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明 :在優(yōu) 化的操作條件下 ,萃取率可達(dá) 99%以上。經(jīng)五級(jí)串 聯(lián)逆

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

2.4.3 反萃實(shí)驗(yàn)

五級(jí)串聯(lián)的反萃實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表 3。結(jié)果表明, 在 合適的操作條件下, 反萃取率可達(dá) 98%以上。反萃 再

生的萃取劑可重復(fù)回用, 對(duì)萃取效果的影響不大, 而且用離心萃取機(jī)進(jìn)行反萃時(shí),沒有出現(xiàn)乳化現(xiàn)象。