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兰炭废水中乳化油萃取行为分析及工艺过程开发

兰炭废水中乳化油萃取行为分析及工艺过程开发

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作者：李俊杰华南理工大学

学位级别：硕士

兰炭是一种应用广泛的新型碳素材料,其产能逐年上升,产业规模不断扩大,但在生产过程中会产生大量高含污染物的工业废水。这种废水中油类物质含量高,且大量以乳化油的形式存在,利用传统除油方法难以有效对其去除。这不仅影响后续处理工... 详细信息

兰炭是一种应用广泛的新型碳素材料,其产能逐年上升,产业规模不断扩大,但在生产过程中会产生大量高含污染物的工业废水。这种废水中油类物质含量高,且大量以乳化油的形式存在,利用传统除油方法难以有效对其去除。这不仅影响后续处理工段的正常运行,还会影响最终的废水处理效果。本论文以陕西省某厂兰炭废水为代表,结合文献调研和测试分析,确定萘类物质为兰炭废水中乳化油的主要组成,有机酸性分子为表面活性物质;乳化油平均粒径在1000nm左右,zeta电位绝对值大于25m V,可以在废水中稳定存在。基于1-甲基萘的物性特点,选定其为乳化油的代表物,油酸钠为表面活性剂来配制模拟乳化油废水。最终在室温下搅拌1小时,超声20分钟后,获得与实际废水性质相近的模拟乳化油废水。通过比较甲基异丁基甲酮、二异丙醚、醋酸丁酯和2-戊酮的萃取除油效果和工业应用前景,选定甲基异丁基甲酮为除油萃取剂。通过实验对比相比(溶剂:水)、温度和p H值等条件对萃取除油和萃取脱酚的影响,发现了萃取除油效果主要取决于萃取剂与乳化油的碰撞效果和与水相的分离效果。相比越大,乳化油与萃取剂的碰撞几率增加,萃取除油效果相应提升;温度越高,油滴热运动加剧,与萃取剂的碰撞几率得到提高,但因二次油滴的产生,萃取除油效果变化不明显;p H值越低,导致油滴的双电子层结构不稳定,油滴开始出现聚并,与萃取剂的碰撞几率增加,萃取除油效果明显提升。另外静置分离时间对萃取除油效果影响较大,但对萃取脱酚没有影响,推测是因为表面活性剂的存在导致萃取剂和水的界面张力降低,使分相速率变慢,影响萃取除油效率。本文在萃取去除乳化油的实验数据和调研分析基础上,设计与酚氨回收单元相结合的萃取除油溶剂回收新流程,并对新流程中溶剂回收单元进行模拟,以及对关键工艺参数进行优化。最后通过与工艺指标进行对比,结果表明溶剂回收单元不仅满足工艺指标,而且有效回收了MIBK。这不仅证明了萃取除油与酚氨回收单元可以有效结合,也证明了兰炭废水萃取除油新流程具有工业可行性。

关键词：兰炭废水乳化油萃取行为分析新流程开发流程模拟和优化

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