低共熔法分離油酚混合物的相平衡及傳質(zhì)動力學(xué)研究.pdf

1、酚類物質(zhì)是一種重要的有機化工原料，其廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、香料、醫(yī)藥、合成纖維、消毒劑、防腐劑、酚醛樹脂等化工產(chǎn)品及中間體的合成，有巨大的市場需求。煤焦油和煤液化油中含有豐富的酚類物質(zhì)，從這些油中提取高附加值的酚類物質(zhì)具有重要意義。目前從油中分離酚類化合物主要采用NaOH洗脫法，這也是唯一大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的方法。其本質(zhì)是堿洗和酸洗過程，需用大量酸堿溶液，并產(chǎn)生需再次處理的含酚廢水。因此有必要尋找一種新型分離方法進行油酚混合物的分離。
　

2、　為解決上述問題，本課題組發(fā)現(xiàn)一系列季銨鹽能與油中酚類物質(zhì)形成低共熔溶劑(DES)，進而從油中萃取酚類物質(zhì)。此法操作簡單，分離率高，萃取劑低廉易得、無毒且可循環(huán)使用，有著誘人的工業(yè)應(yīng)用前景。眾所周知，新工藝的應(yīng)用需要大量熱力學(xué)及動力學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，本文針對低共熔溶劑法分離油酚混合物過程中的相平衡及傳質(zhì)動力學(xué)內(nèi)容展開研究，論文的主要內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.本文首先對季銨鹽萃取苯酚的相平衡過程進行研究，考察溫度及季銨鹽含量對平衡的影響。

3、結(jié)果表明:隨著溫度升高，達(dá)到萃取平衡后，苯酚的分配系數(shù)減小，選擇性降低，不利于油酚分離過程，且達(dá)到分離飽和時所需季銨鹽的量變大，不利于從DES中反萃出季銨鹽。在一定溫度下，季銨鹽的量加到某一值后，平衡時的上下相組成不發(fā)生變化。
　　2.通過對不同比例DES的傅里葉紅外光譜與氫核磁譜圖的分析，進一步驗證了低共熔溶劑中氫鍵的存在。
　　3.考察了溫度及苯酚濃度對氯化膽堿、四甲基氯化銨、四乙基氯化銨、1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽、1

4、-乙基-3-甲基咪唑氯鹽五種萃取劑在甲苯中溶解度影響。結(jié)果表明:溶解度均隨著溫度的升高而升高，其中氯化膽堿與四乙基氯化銨的溶解度最小。在25℃下，五種萃取劑在純甲苯中的溶解度均很小，在20-50μg/nnL范圍內(nèi)。苯酚濃度對其溶解度影響很大，苯酚濃度越大，萃取劑溶解度越大。
　　4.為了深入了解低共熔法分離油酚混合物過程中的動力學(xué)特征，本文以氯化膽堿與苯酚形成低共熔溶劑，采用恒界面池法測定了苯酚在模擬油/DES界面的傳質(zhì)系數(shù)與萃取

5、速率。分別考察了攪拌速度、溫度、接觸面積、季銨鹽種類及濃度對萃取過程的影響。結(jié)果表明:苯酚的萃取速率隨著攪拌速度的增加而增大。苯酚萃取的傳質(zhì)阻力主要存在于DES相，即苯酚向DES相擴散是萃取的速控步驟;萃取速率隨著溫度的升高而升高，在所研究體系中根據(jù)阿倫尼烏斯方程得出苯酚萃取過程的正向表觀活化能為8.9 kJ·mol-1，苯酚的萃取為擴散控制過程。界面?zhèn)髻|(zhì)系數(shù)不隨接觸面積和萃取劑濃度的的改變而發(fā)生變化，但萃取通量隨著接觸面積的增大而增大