碱性高浓度含酚废水萃取脱酚过程及其液液相平衡研究

本项目将针对碱性高浓度含酚工业废水的萃取脱酚过程进行研究，用Aspen Plus软件对碱性含酚废水的各种脱酚工艺流程进行流程改进和模拟优化，分析比较各种脱酚工艺流程的脱酚效果和经济效果，开发出适合碱性含酚废水经济高效的萃取脱酚流程，为工业上该类含酚废水的萃取脱酚过程提供优化的设计参数。为了使流程模拟的计算结果准确可靠，本项目将对不同pH下的萃取溶剂－酚类物质－水多元体系的液液相平衡关系进行研究，对碱性条件下含酚废水萃取体系的液液相平衡关系，引入酚类物质的电离平衡方程来修正活度系数模型。并在此基础上，拟采用反应萃取过程模型的方法对相平衡关系受化学反应影响的萃取过程进行研究，建立反应萃取过程模型，探讨反应萃取过程建模、求解和流程模拟计算的方法。同时采用反应萃取过程模型对碱性条件下的废水萃取脱酚过程进行流程模拟计算和优化，验证模型和计算方法的准确性和可行性。

高浓度碱性含酚废水的治理，由于其pH值高、含酚种类复杂等原因，一直是我国乃至世界工业水处理的热点和难题。本项目在水质分析的基础上，通过实验比较各种脱酚萃取剂对碱性煤气化含酚废水的脱酚效果、溶剂再生方式和COD值排放效果等，最终选择了甲基异丁基酮作为该废水的脱酚萃取剂；对国内现存的煤气化废水萃取脱酚工艺进行改进，将废水脱氨工序移至脱酚之前，在额外加酸的条件下将含酚废水的pH值降至7.0左右，从而大大提高了体系的脱酚效率；实验测定了甲基异丁基酮－苯酚－水、甲基异丁基酮－对苯二酚－水，甲基异丁基酮－邻苯二酚－水，甲基异丁基酮－间苯二酚－水三元物系在稀酚水范围内的液－液相平衡数据，并用NRTL和UNIQUAC活度系数模型对实验数据进行关联获得其热力学模型参数，用于甲基异丁基酮萃取含酚废水的工艺流程模拟；完成对煤气化废水萃取脱酚工艺进行改进和流程模拟，并进行工业实施，结果表明，使用改进后的新工艺流程，以甲基异丁基酮作为煤气化废水的萃取脱酚溶剂，可将煤气化废水的总酚浓度降至200mg/L以下；处理后的废水经生化处理后，总酚浓度低于0.5mg/L，符合国家工业废水排放标准；废水的处理费用，基本可以用副产品粗酚的收入来抵消，因此，本项目改进后的萃取脱酚工艺流程，具有明显的经济可行性。