2-乙基-1,3-己二醇萃取卤水中硼酸传质性能研究

摘要

本文以工业实际应用的盐湖卤水为原料,选择 2-乙基-1,3-己二醇/甲苯萃取体系,对卤水中低含量硼酸的提取进行了研究,并建立了硼酸的传质动力学方程及传质系数模型。
　　以2-乙基-1,3-己二醇为络合剂,考察了不同稀释剂(煤油、甲苯、二甲苯)对硼酸的萃取率、分配系数和分相时间的影响,实验结果表明,甲苯为最优稀释剂。其次,研究了萃取剂浓度、相比O/A(有机相/卤水相)、卤水pH、反萃液浓度等因素对萃取及反萃效果的影响,获得了2-乙基-1,3-己二醇从卤水中萃取及反萃硼酸的最优实验条件：萃取剂浓度为0.2(v/v),相比O/A=1：2(有机相：水相),卤水pH=1,反萃剂浓度为0.4 mol·L-1。此时,硼酸在两相中的分配系数(205.32)和萃取率(99.04%)最大,单级反萃率可达到97%,最优萃取剂的饱和萃取容量为51.7 g·L-1。
　　应用单液滴法对 2-乙基-1,3-己二醇/甲苯体系萃取盐湖卤水中硼酸的动力学进行了研究,考察了两相界面积、萃取温度、2-乙基-1,3-己二醇和硼酸的初始浓度等因素对硼酸萃取率的影响。实验结果显示,硼酸的萃取率随着两相初始浓度、两相界面积以及温度的升高而升高。通过研究温度对硼酸萃取率的影响,确定了萃取过程为扩散控制过程,并回归了萃取过程的动力学方程,方程的相对标准偏差为4.68%。此外,通过斜率法确定了萃合物的形式为H3BO3·2R(OH)2,并进一步确定了2-乙基-1,3-己二醇萃取硼酸的反应机制为SN2反应机制。
　　对硼酸在 2-乙基-1,3-己二醇-甲苯/卤水体系中的传质系数进行了研究。通过双膜传质理论分析,并引入修正的传质系数关联式,将双膜传质模型应用到此萃取体系中,建立了新的针对此体系的传质系数模型。此模型的计算值与实验值的平均相对误差为7.59%。可利用此模型对2-乙基-1,3-己二醇/甲苯体系萃取硼酸的工艺过程进行设计与放大。

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符号说明

第一章 绪论

§1-1 硼酸的应用现状与市场前景

§1-2 溶剂萃取法提取硼酸

§1-3 溶剂萃取动力学的实验研究方法及进展

§1-4 相际传质过程模型及传质系数

§1-5 选题意义及主要研究内容

第二章 萃取条件的确定

§2-1 稀释剂的筛选

§2-2 萃取硼酸的影响因素分析

§2-3 本章小结

第三章 萃取过程动力学实验研究

§3-1 实验方法及装置

§3-2 实验数据处理方法

§3-3 实验结果与讨论

§3-4 本章小结

第四章 萃取过程传质系数的研究

§4-1 传质过程分析

§4-2 结果与讨论

§4-3 本章小结

第五章 结论

附录A

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果