脉冲错流筛板塔应用于含苯酚废水体系的传质特性

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.240273

摘要/Abstract

摘要：

针对某工业含酚废水，采用脉冲错流筛板塔连续萃取，通过对萃取体系中的水力学和传质特性研究，实现对含酚废水中苯酚的分离。结果表明：分散相持液量（ $x d$ ）随脉冲强度（Af）的逐步提高而下降并随后上升，在Af为0.0126 m/s时， $x d$ 最小；液滴索特直径（d₃₂）随Af的提高逐渐减小，在Af为0.0272 m/s时，d₃₂减小至约1.3 mm；随两相流速的增加， $x d$ 增大，但d₃₂无明显变化；脉冲错流筛板萃取塔对苯酚萃取率随着Af的增大先减小后增加，在最佳萃取操作条件下，萃取效率可达98.96%；通过轴向扩散模型对萃取塔总传质系数进行求解，并建立了有、无脉冲情况下均适用的总传质系数预测模型，实验值与模型预测值的平均相对误差＜10%，为该萃取塔在含苯酚废水处理中的设计与应用提供重要的技术支撑。

关键词: 错流筛板萃取塔, 脉冲, 分散相持液量, 液滴直径, 传质系数

Abstract:

The hydraulic properties and mass transfer characteristics of a pulsed cross-flow sieve plate extraction column were investigated with phenol-containing wastewater extraction system， and the separation of phenol was realized. The results show that dispersed-phase holdup （x_d） decreases gradually with the increase of pulse intensity （Af） and then increases， and x_d reaches the minimum value at the Af of 0.0126 m/s， the Sauter mean （d₃₂） decreases with the Af increasing， and the d₃₂ decreases to about 1.3 mm at the Af of 0.0272 m/s. With the increase of two-phase flow rate， the x_d increases， but the phase flowrate has no significant effect on the d₃₂. As the Af increases， the extraction efficiency of phenol decreases first and then increases， which finally reaches 98.96%. The mass transfer coefficient was obtained using the axial diffusion model， and a prediction model was developed. The average relative error between experimental and calculated results was less than 10%， which provide a fundamental help for the equipment design and application.

Key words: Cross-flow sieve plate extraction column, Pulse, Dispersed-phase holdup, Droplet size, Mass transfer coefficient

中图分类号:

O625

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图/表 10

图1 脉冲错流筛板塔萃取系统① Phenol-loaded organic phases； ② Kerosene-TBP phase； ③ Raffinate； ④ Aqueous phase； ⑤ Rotameter； ⑥ Peristaltic pumps； ⑦ Pulse device

Fig.1 Pulsed cross-flow sieve column extraction system

图2 液滴直径测量装置A. Cubic viewing box for droplet shooting； B. The picture captured inside the box

Fig.2 The measuring device for the diameter of a droplet

图3 两相流速对xd的影响Af/(m·s-1): A. 0； B. 0.0160

Fig.3 Effects of dispersed phase velocity on xd

图4 脉冲强度对xd的影响

Fig.4 Effects of pulsation intensities on xd

图5 两相流速对d32及液滴分布的影响Af/(m·s-1): A. 0； B. 0.0160； C. 0； D. 0.0160

Fig.5 Effect of dispersed phase velocity on d32 and droplet distribution

图6 脉冲条件对d32的影响

Fig.6 Effect of pulsation intensity on d32

图7 脉冲条件对萃取效率的影响

Fig.7 Effect of pulsation intensities on extraction efficiency

图8 脉冲条件对传质比表面积（a）的影响

Fig.8 Effects of pulsation intensities on specific?surface?area?for?mass?transfer （a）

图9 脉冲条件对总传质系数的影响

Fig.9 Effects of pulsation intensities on overall mass transfer coefficient

图10 总传质系数koc实验值与预测值比较

Fig.10 Comparison of the experimental data with the predicted koc

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