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关于盐效应及其在分离过程中的应用的研究

潘晓梅  
【摘要】: 为了将盐效应更好地应用到分离过程中,本文通过理论分析和实验,研究了关于盐效分离的以下几个方面:影响盐效应的基本因素;选择盐的方法;盐效应对二元溶液VLE、LLE的影响;盐效应在分离过程中的应用——“溶盐精馏-盐效萃取”联合过程的实验研究和数学模拟。 通过研究盐对溶剂(包括有机溶剂、水)饱和蒸汽压的影响规律及盐在纯溶剂和混合溶液中的溶解度规律,提出了一种有效选择盐的方法。对于二元溶液,可以通过比较不同盐对溶液中二溶剂总作用的差来判断它们对该溶液产生的盐效作用的大小。其中ksi表示盐与溶剂i分子间相互作用的强度;si为盐在溶剂i中的溶解度,表示盐与溶剂i相互作用的数量关系。 针对VLE、LLE,本文分别提出第一类、第二类数学模型。 对于VLE,盐综合作用系数模型是在Furter方程的基础上建立起来的,属于第一类模型。第二类模型是在T-Wilson模型的基础上进行了改进。在这两个模型中,均采用拟二元盐分配理论考虑了盐对不同溶剂作用的差别及溶液组成对盐效应的影响。 对于LLE,相对分配系数增殖倍数模型是用系统含盐后相对分配系数的增殖倍数对盐与水的对比浓度进行关联,属于第一类模型。第二类模型是用改进的电解质MNRTL模型计算液液平衡。 对以上四个模型,分别用大量实验数据验证,关联效果较好。总的来说,第一类模型物理意义明确,简单易懂,但不够精确,适用于盐效分离过程的粗略计算。理论模型计算精度较高,因此,能够较准确地应用到过程计算中。 建立了一种带有中间储罐及盐效萃取分相器的分离有机溶剂、水共沸液的间歇塔,称之为“溶盐精馏-盐效萃取”联合过程。通过中间储罐和盐效萃取分相器实现了上、下同时出水,以提纯有机溶剂。大大缩短了操作时间,节约了能耗及操作费用。 本文对该过程进行了数学模拟,建立了有持液间歇“溶盐精馏-盐效萃取”联合过程的数学模型。用乙腈-水-氯化钙体系进行了实验研究,对模拟计算的结果进行验证,取得了很好的结果。 最后,利用“萃取结晶” 方法研究了盐的回收利用。取得了一定的效果。


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