【摘要】：在工業(yè)廢水種類中,含銅工業(yè)廢水因其來(lái)源廣泛、組分復(fù)雜且難以生物降解的特點(diǎn),對(duì)生態(tài)環(huán)境與人類健康產(chǎn)生了巨大的威脅。因此對(duì)含銅廢水進(jìn)行有效處理具有十分顯著的學(xué)術(shù)價(jià)值與挑戰(zhàn)性十足的應(yīng)用前景。本課題以含銅廢水為研究目標(biāo),研究了單級(jí)錯(cuò)流萃取含銅廢水的基本原理,考察了單級(jí)錯(cuò)流萃取過程中萃取體系、萃取劑濃度、萃取相比(A/O)、振蕩時(shí)間與溫度等影響Cu2+去除率的因素,得出最佳實(shí)驗(yàn)條件為:在室溫條件下以N902/煤油為萃取有機(jī)相,萃取劑N902濃度為20%,萃取相比(A/O)為5/1,振蕩時(shí)間為3 min時(shí),單級(jí)錯(cuò)流萃取反應(yīng)Cu2+去除率可達(dá)到99.96%。進(jìn)而通過設(shè)計(jì)響應(yīng)曲面法實(shí)驗(yàn)探討了影響因素之間的交互作用,通過對(duì)響應(yīng)曲面變化趨勢(shì)圖進(jìn)行分析可知,單級(jí)錯(cuò)流萃取過程中各影響因素對(duì)Cu2+去除率作用的大小順序依次為:振蕩時(shí)間萃取相比(A/O)萃取劑N902濃度。針對(duì)多級(jí)錯(cuò)流萃取反應(yīng)原理的詳細(xì)分析,結(jié)合具體處理目標(biāo)與生產(chǎn)實(shí)際,初步設(shè)計(jì)了多級(jí)錯(cuò)流萃取工藝對(duì)含銅廢水進(jìn)行處理。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括了工藝流程的確定、廠房的平面布置、儀器設(shè)備選型與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等內(nèi)容。通過對(duì)工程建設(shè)成本、設(shè)備成本、藥品消耗與其他費(fèi)用的工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等,給出了三級(jí)錯(cuò)流萃取工藝的經(jīng)濟(jì)可行性。確定了三個(gè)串聯(lián)的填料萃取塔與反萃取塔的半徑為6 m,塔高為8 m,壁厚為0.004 m,材質(zhì)為不銹鋼材質(zhì),采用高效扁環(huán)填料進(jìn)行作為填充物。并對(duì)負(fù)載有機(jī)相使用硫酸溶液對(duì)其進(jìn)行反萃取操作以回收廢水中的銅資源與再生利用萃取劑。分析了反萃取劑濃度以及反萃取相比對(duì)反萃取效率的影響,得出最佳實(shí)驗(yàn)條件為:在室溫條件下以硫酸為反萃取劑,濃度為4 mol/L,反萃取相比為1/2時(shí),反萃取效率可達(dá)到96.77%。本文探討了錯(cuò)流萃取反應(yīng)處理含銅廢水的相關(guān)機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示本錯(cuò)流萃取反應(yīng)處理Cu2+的反應(yīng)過程為一級(jí)吸熱反應(yīng);以N902為主體萃取劑的錯(cuò)流萃取反應(yīng)處理Cu2+的過程中,每生成一個(gè)萃合物分子便需要兩個(gè)N902分子結(jié)合一個(gè)Cu2+。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文表 2-2（續(xù)表）儀器名稱 規(guī)格與型號(hào) 生產(chǎn)廠家 產(chǎn)地蠕動(dòng)泵 BT100-2J 保定蘭格恒流泵有限公司 中國(guó)蠕動(dòng)泵 BT00-300M 保定蘭格恒流泵有限公司 中國(guó)紫外/可見分光光度計(jì) UV-2550 日本島津公司 日本ICP-AES Optima 8300 PerkinElmer 美國(guó)根據(jù)錯(cuò)流萃取的基本原理，實(shí)驗(yàn)過程中采用 250 mL 的分液漏斗與數(shù)顯調(diào)速多用振蕩器來(lái)完成具體實(shí)驗(yàn)。具體實(shí)驗(yàn)儀器如圖 2-1 所示。

完成單級(jí)萃取過程所用衡級(jí)的概念對(duì)單級(jí)錯(cuò)流萃取過程理論依據(jù)和條件支持。了單級(jí)錯(cuò)流萃取過程的基本原理的各實(shí)驗(yàn)因素，如萃取體系、度等。進(jìn)而借助于單因素優(yōu)化結(jié)行優(yōu)化分析。析的基本原理借助平衡級(jí)的概念對(duì)單級(jí)錯(cuò)流萃定的流量加入溶質(zhì)初始濃度為 有機(jī)相，兩相充分接觸混合反應(yīng)而得到溶質(zhì)濃度為 A1的料液水

當(dāng) Cu與諸如 Cl的弱配體配位時(shí)，Cu將面體配離子。當(dāng) Cu2+與強(qiáng)弱配體配位時(shí)，Cu2+將進(jìn)位平面結(jié)構(gòu)配離子。研究認(rèn)為[55,56]這是因?yàn)?Cu2+為周圍的配體排斥力作用大小不同，造成晶體場(chǎng)形變應(yīng)，使得六個(gè)配體不等價(jià)。此外研究者[55,57]還發(fā)現(xiàn)角雙錐等構(gòu)型。取體系的選擇比較取銅的萃取劑有肟類（羥肟與醛肟）、 -二酮類、過查閱文獻(xiàn)，綜合萃取效果、反萃取效果與經(jīng)濟(jì)性類萃取劑作為實(shí)驗(yàn)的預(yù)備萃取劑進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)來(lái)探索子結(jié)構(gòu)中同時(shí)包括羥基官能團(tuán)（-OH）與肟基官能團(tuán)們將其稱之為羥肟類銅萃取劑[59]。當(dāng)羥肟類銅萃取所置換出來(lái)，N 與 O 形成 N-N 或 N-O 配位化合物較高的選擇分離作用，這是由于羥肟類銅萃取劑中 與 Cu2+生成的螯合物穩(wěn)定性高于第一過渡周期的其分子結(jié)構(gòu)式如圖 3-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2754868