天一萃取络合萃取技术处理含酚废水
本论文以解化集团煤气化车间产生的含酚废水为处理对象，该废水含酚量在4000mg/L~5000mg/L之间，属于高浓度、难降解含酚废水。然而酚类化合物是有机化工生产的基本原料，具有很高的经济价值，因此处理该类含酚废水，一方面应使其含酚量大幅度下降，减少对环境的污染，另一方面则应尽量回收废水中的酚类物质，使其变废为宝。
对于酚浓度高于1000mg/L的工业废水，溶剂萃取法不失为一种经济高效的治理与回收技术。而基于可逆络合反应的有机物萃取分离技术对于极性有机物的分离具有高效性和高选择性。苯酚属于Ixwis酸性物质，对苯酚溶液的络合萃取不仅能提供很高的萃取脱酚效率，而且络合萃取剂在水中的溶解度往往比通常的萃取剂小的多，使工艺过程中溶剂损失大大减少。因此，本论文拟定采用络合萃取技术处理煤气化含酚废水，通过生产工艺与处理工艺的结合、处理技术与处理装置的结合以及处理与回收的结合，使经济效益与社会效益同步上升。
1.1络合萃取处理技术优势
从萃取机理分析，液一液萃取过程可以分为简单分子萃取、中性溶剂化络合萃取、酸性络合萃取、离子对缔合萃取和协同萃取五个类型。如果按照萃取过程中萃取剂和待分离物质之间是否发生化学反应来分类，萃取分离可以分为物理萃取和化学萃取两大类。
许多液·液萃取体系，其过程伴有化学反应，即存在溶质与萃取剂之间的化学作用，这类传质过程一般称为化学萃取。基于可逆络合反应的萃取分离方法(简称络合萃取法)对于极性有机物稀溶液的分离具有高效性和高选择性。在这类工艺过程中，稀溶液中待分离溶质与含有络合剂的萃取溶剂相接触，络合剂与待分离溶质反应形成络合物，并使其转移至萃取相内，第二步则是进行逆向反应使溶质得以回收，萃取剂循环使用。络合萃取技术与其他分离方法相比，具有明显的优势:
1)络合萃取法具有高效性。由于分离过程的推动力是待分离溶质和络合剂的化学键能，即使极性有机物的浓度很低，化学萃取的分配系数也很大，回收率很高。
2)络合萃取法具有高选择性。络合萃取过程中的化学反应是在络合剂的特殊官能团和被萃取物质相应的官能团之间发生的，因而络合萃取的选择性很高。
3)络合萃取法实现反萃取和溶剂再生过程相对比较简单。络合萃取中的萃合物是可逆络合反应的产物。正确选择络合反应中的反应键能，灵活使用萃取过程的“摆动效应”，可以十分顺利的完成反萃取和溶剂再生过程，回收有价值物质，使萃取剂循环使用。
4)络合萃取法的二次污染小、操作成本低。通常物理溶剂对极性有机物的高分配系数是以它在水中的大溶解损失为代价的。而络合萃取溶剂在水中的溶解度一般比物理萃取剂小得多，萃取剂流失少，二次污染小，且萃取过程多数在常温下操作，可连续作业，便于实现自动化操作和控制。
络合萃取法也有它的不足之处。例如萃取过程需要正确选择合适的络合剂、助溶剂和稀释剂，萃取体系相对比较复杂;络合萃取剂的萃取能力受溶剂中络合剂浓度的限制。用于生物制品分离时，需要考虑络合剂和稀释剂的生物相容性等等。
2基本概念
溶剂萃取又称液一液萃取，它是依据待分离溶质在两个基本上互不相溶的液相(料液相和萃取相)间分配的差异来实现传质分离。换句话说，实现液一液萃取过程，进行接触的两种液体必须是互不相溶的，或者存在足够的两相区域，待分离溶质从料液相转入萃取相实现传质分离。
2.1分配常数和分配系数
1891年Nernst提出了有名的分配定律，阐明液一液分配平衡关系。Nernst定律的基本内容是:当某一溶质溶解在两个互不相溶的溶剂中，若溶质在两相中的分子状态相同，在给定温度下，当两相接触达到平衡后，溶质在两相中的平衡浓度的比值为一常数，且不随溶质浓度的变化而变化。这一平衡关系可表示为:
式中，A为Nernst分配常数;}A}cWo }A}co}分别表示被萃取组分A在料液相和萃取相中达到平衡时的浓度。实际上，被萃取组分在两相中的存在状态相同及处于低浓度状态的前提条件对于大多数萃取体系和萃取过程而言，往往是不成立的。因此，在实际萃取过程中，被萃取组分在两相平衡时的浓度比值不可能保持常数，为此，人们引入分配系数(又称分配比)来表征被萃取组分在两相的平衡分配关系。体系的分配系数(distribution ratio)可以定义为:在一定条件下，当萃取体系达到平衡时，被萃取物质在萃取相的((o)中的浓度与料液相(w)中的总浓度之比，用D表示:
从分配系数的定义可知，D值越大，即被萃取物质在萃取相中的浓度越大，萃取剂的萃取能力越强。极端情况下���D=0表示完全不被萃取，D}}表示完全被萃取。这两种情况在实际萃取过程是不可能发生的。
对于可逆络合萃取过程，由于被萃取物质在料液相和萃取相中的形态不一致，其分配系数不能简单用式(C 3.2 )来直接计算，必须考虑萃取平衡方程式。相间的络合反应可以用简单的反应萃取平衡方程式加以描述:
2.2萃取率
萃取率表示萃取过程中被萃取物质由料液相转入萃取相的量占被萃取物质在原始料液相中的总量的百分比，它代表萃取分离的完全程度。萃取率p(%)的计算公式为:
对于两个互不相溶液相的一次接触萃取平衡过程，若料液相体积为L m3，萃取相体积为V m3，则分配系数和萃取率之间的关系可用式((3.7 )表示:
2.3相比
对于间歇萃取过程，萃取相体积(V)和料液相体积(L)之间的比值称为相比(phaseratio )，用R表示:
分配系数D越大，萃取率就越高。D值的大小是由被萃取物质本身性质及萃取剂等多种因素决定的。相比越大，即萃取剂的相对用量越多，萃取率也就越高，因此，为了提高萃取率p，寻找合适的萃取剂以及确定最佳工艺操作条件是十分重要的。
2.4萃取相平衡
从本质上说，萃取过程是一个由多种组分构成的两相平衡过程，研究这一过程的相平衡，为萃取工艺和设备的设计提供必要的基础数据，是十分重要的。被萃取组分的两相平衡关系可以用一般直角坐标(McCabeThele图)表示。直角坐标中的横坐标表示被萃取组分i在料液相中的平衡浓度xi，纵坐标表示被萃取组分在萃取相中的平衡浓度Ya，浓度单位可以是质量分数或摩尔分数。
首先是在一定温度下通过实验测定一系列萃取平衡时的两相溶质浓度，根据其中一组数据，可以确定直角坐标中相应的纵坐标和横坐标的数值，直角坐标平面上的相应点就表示一个平衡点，把一系列处于平衡状态的两相浓度值标
