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随着经济社会的发展,对于清洁生产和资源回收的需求日益迫切。煤焦油加工硫酸钠废水是一种含有高浓度苯酚的剧毒废水,若不妥善处置将对自然环境和人类健康产生巨大威胁。溶剂萃取法是一种简单高效的含酚废水处理方法,但普通的萃取剂往往无法满足高萃取性能、低溶解度、再生性能等多种工业使用要求。本文研发了一种绿色、高效、新型的三元萃取剂磷酸三丁酯(TBP)/碳酸二乙酯(DEC)/环己烷(CYH)来处理硫酸钠废水,随后以碱液作为反萃剂完成萃取剂的再生和苯酚的回收。为了满足工业连续处理要求,以离心萃取机为设备平台,研究了设备的水力特性和内部流动特性,实现了三元萃取剂与离心萃取协同处理硫酸钠废水。本文的主要研究内容和创新成果如下:(1)研究了萃取剂配方的影响,发现TBP/DEC/CYH的最佳体积比为20%:20%:60%,反萃取剂NaOH最佳浓度为lmol/L。系统地考察了萃取条件和反萃取条件的影响,获得最大的萃取和反萃取效率分别为99.79%和96.29%。采用FTIR证明了TBP和DEC共同发挥了萃取作用。(2)基于Box-Behnken实验设计和响应面法优化了萃取和反萃取过程,建立了预测萃取-反萃取效率的二次回归方程模型。在高效率低相比的优化原则下,优化萃取条件为萃取时间299.4 s,温度33.43℃,相比为0.45,萃取效率达到98.40%。在高效回收苯酚资源的优化原则下,反萃取优化条件为反萃取时间213.4 s,温度为36.85℃,相比为0.97,反萃取效率为96.39%。(3)设计并搭建离心萃取平台,研究了在萃取剂-NaSO4溶液体系下的水力特性。体系的相分离能力随着盐浓度的增加而增大;随着转速的增加,相夹带量呈现下降的趋势,最大分离容量线性增加,存液量减少;当流比远离1,相夹带量会快速上升,导致最大分离容量降低,合适的流比范围为0.25-4。(4)基于CFD计算和PIV实验验证,研究了混合区域泰勒涡流态变化和转鼓内流场分布。泰勒涡混合能力和转鼓抽吸能力都随着转速的增加而增大;对离心萃取机内的气-液界面进行调控,获得了转速对于气-液界面的影响规律;混合区域内的液-液两相混合计算表明转速的增加和流量的减少能够使两相混合更加均匀。(5)采用三元萃取剂和离心萃取对硫酸钠废水进行协同处理研究,研究了流比、转速、流量对级效率和萃取效率的影响。流比远离1时,级效率将逐渐下降;转速对于效率有一定的增益作用;流量增加使效率呈现减小的趋势:设备单级最大萃取效率可达99.76%,级效率接近100%;二级萃取后废水中的含酚量低于0.12mg/L,达到排放要求。