CWL-N离心萃取机回收高浓度煤气化含酚废水
煤气化废水中高浓度的酚类物质，严重影响了煤气化废水的处理，然而其中的酚类物质具有很高的回收价值。支撑液膜技术是一种萃取剂用量小、萃取效果高、能耗低、无二次污染的新型分离技术。这些优势使支撑液膜技术在回收处理高浓度煤气化含酚废水领域中有着广阔的发展空间。
本论文以聚丙烯(PP)中空纤维膜与聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜为支撑液膜支撑体，萃取剂一煤油混合物为液膜相，以NaOH溶液为反萃取相，萃取回收处理高浓度煤气化含酚废水。实验主要研究内容为:(1)研究磷酸三丁酷(TBP) ,N,N-二(1一甲基庚基)已酞胺(N-503)、三烷基氧化嶙(TRPO)三种萃取剂在液膜相中的不同体积浓度，对高浓度煤气化含酚废水萃取效率影响;(2)分析了支撑液膜支撑体的膜丝孔径、膜丝壁厚等性质对支撑液膜体系的萃取效果的影响;(3)考察了膜组件连接形式以及料液相温度等操作条件对萃取回收效果的影响;(4)对筛选出的支撑液膜体系进行连续试验，检测其持续稳定运行能力，最终确定最适宜的支撑液膜体系;(5)进行放大实验，对小试实验中得到的结论进行验证优化，主要研究了料液相与反萃相流速、膜组件连接形式、支撑液膜体系稳定运行性等因素的影响。
适宜的液膜相以及液膜支撑体材质均会对支撑液膜体系萃取高浓度煤气化废水产生促进作用;在原水水温为20℃ , pH为7.58.1、流速为5 L/h，反萃相流速为5 L/h的操作条件下，PP中空纤维膜与TBP体积浓度为20%的液膜相组合而成的支撑液膜体系萃取效果比PVDF-TBP支撑液膜体系高4%，萃取效果为94%，出水中酚类物质含量为100.68mg/L，该体系可以持续稳定运行24h以上。
放大实验证实了小试实验中得到结论的正确性。料液相流速对支撑液膜体系的萃取效果影响较大，而反萃相的流速对萃取效果的影响较小;膜组件的串并联组合，可以很好地提升支撑液膜体系的处理能力以及处理效果。在最优操作条件下，放大实验中PP-TBP支撑液膜体系对酚类物质的萃取率为87.02%，出水中酚浓度为218.14mg/L，处理效果较为理想，出水中酚类物质浓度满足生物降解的要求。
1.1前言
由于我国的石油、天然气资源较为缺乏，长期以来形成了以煤炭为主的特色能源结构。我国煤炭资源非常丰富，已查明储量1012 t，尚未动用5 X 1011 t，因此在我国的能源结构中，煤炭比重近几十年一直保持在66%一76%。然而对煤炭资源的不合理运用，导致其热值利用率低于20%，这样不但导致煤炭资源浪费，而且对大气造成了严重污染。与石油化工比较虽然煤化工技术复杂，环境污染问题突出，但是我国资源现状，逐渐紧张的国际石油形势以及日益发展的煤化工技术表明，在我国替代石油的根本途径是发展现代煤化工。水资源的短缺和煤水资源的分布不协调(煤炭资源丰富的地区缺水，水资源丰富的地区缺煤)是制约我国煤化工业发展的重要因素之一。针对这一现状，选用节水工艺、水的再生和回用技术、循环冷却水零排放等解决途径相继提出。在环保方面，从煤化工产业中的三废入手，通过创新技术，减少废物排放，综合利用炉渣、废气，使废水资源化利用是煤化工产业提高综合环保性能，增强可持续发展性，建设煤化工生态产业的重要手段，代表着新型煤化工发展方向。而支撑液膜萃取分离技术正是提高水的再生回用使废物资源化的重要创新技术，具有很强的实用价值以及科研价值。（CWL-N离心萃取机回收高浓度煤气化含酚废水）
1.2煤气化废水的来源与危害
1.2.1煤气化废水的来源
以煤为原料，经过多级化学工艺转化为固体燃料、液体、气体及各种化工产品的工业称为煤化工。由于工艺与产品的不同，煤化工大体上可分为煤电石、煤焦化、煤液化和煤气化等部分，这四大部分是煤化工废水的主要来源。其中，煤气化的原料是煤或煤焦，在高温条件下，氧气、氢气或蒸汽等作为气化剂，煤或煤焦通过化学反应将其中的可燃部分转变为气体燃料。煤气化中常见的鲁奇加压煤气化工艺，其生产过程中会产生大量的高浓度含酚废水。
煤化工企业废水排放量大，一般煤化工企业每天排放的废水水量从几万m³到几十万m³。煤化工废水主要来源于炼焦、净化煤气以及产品回收精制等生产过程。高浓度煤气洗涤废水是煤化工厂家的主要排放废水，其来源主要有:(1)炼焦用煤中所含水分和煤受热时析出化合水形成的蒸汽，经过凝器形成的冷凝水;(2)在净化煤气过程中所产生的洗涤废水;(3)回收加工粗苯、焦油等产品过程中产生的废水;(4)在加压气化煤的过程中，煤本身所含的水分和加压气化过程加入的水蒸气，会在冷凝时冷却下来，这种冷凝水中溶解或悬浮有粗煤气中的多种成分。来自不同生产段的这些废水总体构成了煤气化废水.（CWL-N离心萃取机回收高浓度煤气化含酚废水）
1.2.2煤气化废水的特点与危害
原煤性质、碳化温度、煤化产品回收工序等因素的变化会导致煤气化废水组成的复杂、多变。但是总体上，煤气化废水具有水质复杂，水量大，毒性大，含有大量有机污染物的特点。孔某等利用气相色谱一质谱联用仪(GC/MS)对煤化工废水进行检测分析，在用C18与硅脱微柱层析法预处理过的水样中，检测出了244种有机污染物。其中，进水中检出含量较高的37种酚，另外还有毗陡、苯胺、苯系物以及联苯、咔唑、吲噪、萘等有毒有害物质。煤气化废水还具有色度和浊度高的特点，其废水中含有5-降冰片烯一2-竣酸、苯酚等很多具有助色团和生色团的有机物是造成这一特点的主要原因。煤气化综合废水的COD浓度为4000~15000mg/L，总酚浓度为300~2000mg/L，其中挥发酚约占40%以上，氨氮浓度为200~500mg/L。可以说，煤气化是一种有毒有害、难降解的典型工业废水。
煤气化废水中的污染物以酚类物质与氨为主，这两类物质浓度极高，具有很高的回收价值。若此类污水不经处理或者处理不完全就排放入水体中，会对水体中的动植物以及水域范围内的人、家畜等造成较为严重的伤害。鉴于酚类物质高毒性难降解的特点，人们主要关注的问题就是在废水排放前就将其中的酚类物质去除。因此，研发投资少、处理效果佳、运行稳定性强、管理费用低的煤气化废水处理技术已成为现代煤化工发展的急切需求。（CWL-N离心萃取机回收高浓度煤气化含酚废水）
1.3煤气化废水的新型处理技术
由于煤气化废水水质的复杂多变，为达到排放标准，目前煤气化废水的处理工艺多是将几种不同的处理工艺进行组合。通常煤气化废水的处理系统包含预处理、二级处理以及深度处理三个部分。其中预处理部分主要技术有，气浮法、隔油、溶剂萃取脱酚法混凝沉淀法等。二级处理部分中的技术主要有，传统好养生物处理法、SBR工艺A2-O法,厌氧生物处理法[16]深度处理部分中的主要处理技术有，活性炭吸附法、臭氧氧化法, Fenton试剂氧化法等。但是这些传统的处理工艺技术在投资成本与处理效果方面都存在一定问题。有文献报道，对于投资过100亿元并且运用水煤浆工艺的煤化工企业，其在废水处理的投资费用平均在6亿元左右，约占其在环保投资总额中的二分之一，而生产工艺采用鲁奇工艺的企业，其在废水水处理上的投资约占总环保投资的三分之二。含盐废水处理投资成本是有机废水投资的几倍以上。同时，传统的处理工艺技术在技术上也存在缺陷，预处理部分中常使用的隔油法，虽然能较好的解决过多的油类物质对生化处理效果的影响，但处理效果很有限，并且在废物回收利用方面有很多欠缺。由于煤气化废水中含有杂环和多环类等物质，虽然通过生物法处理后，废水出水中的氨氮与coD浓度降低了，可是受难降解有机物的影响，不仅使得出水水质不稳定，而且出水色度等指标不能达到国家排放标准。传统的深度处理方法同样存在这些问题，经过臭氧氧化法处理后的废水中溶解氧含量升高，水质较好，并且不存在二次污染，但耗电量大，运行费用与处理成本均比较高，限制臭氧氧化法在煤气化废水处理中的应用的最主要因素是臭氧有毒性，如果操作不恰当会对周围的生物造成危害。所以在煤气化废水处理技术工艺中，新技术的创新与应用是函需解决的问题。（CWL-N离心萃取机回收高浓度煤气化含酚废水）
1.3.1光催化氧化法
光催化氧化技术是利用半导体作为催化剂，对工业废水进行高级氧化处理的一种新型高技术。光催化氧化技术的强氧化能力，能够将绝大多数有机物彻底氧化降解为CO2和H2O等一些简单物质，同时光催化氧化技术还具有反应速度快、环境友好、反应条件温和、运行稳定的优势，使其在近些年来，在废水处理中深受人们的关注。
1972年，发现光照射TiO2能够使水发生光解并生成H2这一现象，使光催化逐渐成为了研究热点。在众多的光催化氧化催化剂中，TiO2因其特殊的外层电子结构，使其可以在光照的激发下生成离子表面空穴，可以吸附于表面的HO一和H2O生成经基自由基(·OH)经基自由基(·OH)的强氧化作用，使光催化氧化法能够快速、彻
