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异辛醇萃取卤水中硼酸传质性能研究

作　者: 耿辉
导　师: 李春利；吕建华
学　校: 河北工业大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 硼酸异辛醇络合萃取传质系数双膜理论液滴萃取速率
分类号: TS311
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 59次
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内容摘要

为实现从盐湖卤水中萃取硼酸的工业化,对萃取设备的合理选型提供理论依据,本文以2-乙基己醇(俗称异辛醇)为络合剂、甲苯为稀释剂组成的萃取剂,对从强酸性高镁低硼卤水中络合萃取硼酸的传质过程机理进行了研究。研究了络合剂异辛醇、不同稀释剂(甲苯、煤油、甲基苯酚)在不同配比下,对分相时间和单级萃取率的影响。研究表明甲苯作稀释剂时,优于煤油和甲基苯酚,这主要与稀释剂的粘度和萃合物与稀释剂之间的疏溶作用有关。以异辛醇(2-乙基己醇)为络合剂、甲苯为稀释剂,采用上升液滴法,研究了硼酸和异辛醇的初始浓度、温度和两相比界面积等操作参数对异辛醇萃取盐湖卤水中硼酸的动力学影响。结果表明：异辛醇与硼酸的络合反应为快速反应,且反应发生在两相界面区域；萃取过程属于扩散控制模式；并在此研究的基础上,采用最小二乘法对实验数据进行了回归分析,得到了水相pH=1和温度T=318.15 K时,异辛醇萃取硼酸的动力学方程,该方程速率常数的相对标准偏差为5.318%。围绕着单个液滴传质,研究了异辛醇萃取硼酸的传质性能。通过对液滴的受力分析得知,当有机相液滴在卤水中处于自由运动阶段时,液滴流型属于过渡区(艾伦区)。根据双膜模型,联合滴内、滴外分传质系数经验关联式,建立了总传质系数的计算模型,并将该模型的计算值与实验值进行了比较,平均相对误差为8.380%,表明该模型可以用于萃取设备设计的参考。同时,由滴内、滴外分传质阻力的相对大小,判断出总的传质阻力主要受滴内分传质阻力影响,为强化液滴内传质,应该以提高通量作为主要控制手段。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-17
  §1-1 硼化合物的应用及市场现状  10-11
    1-1-1 硼及其化合物的应用  10
    1-1-2 我国硼酸的市场现状  10-11
  §1-2 我国盐湖硼资源开发现状  11-12
  §1-3 溶剂萃取动力学的实验研究方法  12-14
    1-3-1 萃取过程控制类型及判定方法  12
    1-3-2 萃取动力学实验方法  12-14
  §1-4 相际传质传质过程模型  14-16
  §1-5 选题意义及主要研究内容  16-17
第二章稀释剂的筛选实验研究  17-23
  §2-1 稀释剂的作用  17-18
  §2-2 稀释剂的筛选实验  18-22
    2-2-1 实验试剂及仪器  18-19
    2-2-2 实验条件与方法  19
    2-2-3 实验结果分析  19-22
  §2-3 本章小结  22-23
第三章萃取过程动力学实验研究  23-30
  §3-1 实验方法及装置  23-24
    3-1-1 实验试剂及仪器  23
    3-1-2 实验分析方法  23
    3-1-3 实验装置和方法  23-24
  §3-2 实验数据处理  24-25
  §3-3 实验结果与讨论  25-29
    3-3-1 比界面积对萃取速率的影响  25
    3-3-2 水相中H_3BO_3初始浓度对萃取速率的影响  25-26
    3-3-3 有机相中异辛醇初始浓度对萃取速率的影响  26-27
    3-3-4 温度对萃取速率的影响  27-29
    3-3-5 动力学控制机制分析  29
  §3-4 本章小结  29-30
第四章萃取过程传质研究  30-42
  §4-1 两相物性参数的获得  30-31
    4-1-1 密度的测定  30
    4-1-2 粘度的测定  30-31
  §4-2 组分扩散系数的计算  31-34
    4-2-1 无限稀释液体中扩散系数的计算  31-33
    4-2-2 二元液体扩散系数与浓度的关系  33-34
  §4-3 液滴终端速度的计算  34-37
  §4-4 组分传质系数的计算  37-41
    4-4-1 传质推动力法  37
    4-4-2 传质关联式法  37-39
    4-4-3 传质系数关联式中修正系数的确定  39-40
    4-4-4 结果与讨论  40-41
  §4-5 本章小结  41-42
第五章结论  42-43
参考文献  43-46
附录A  46-49
致谢  49-50
攻读学位期间所取得的相关科研成果  50

异辛醇萃取卤水中硼酸传质性能研究

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