2-乙基-1%2c3-己二醇萃取卤水中硼酸传质性能的研究

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1、DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemicalEngineeringTHEMASSTRANSFERPERFORMANCEOFEXTRACTINGBORICACIDBY2-ETHYL-1,3–HEXANEDIOLbySunYüjieSupervisor:Prof.LiChunliJune2012河北工业大学硕士学位论文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

2、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

3、：2（有机相：水相），卤水pH=1，反萃剂浓度为0.4mol·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51.7g·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

4、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

5、二醇/甲苯体系萃取硼酸的工艺过程进行设计与放大。关键词：萃取，硼酸，2-乙基-1，3-己二醇，甲苯，动力学，传质系数，双膜理论i2-乙基-1，3-己二醇萃取卤水中硼酸传质性能研究ii河北工业大学硕士学位论文THEMASSTRANSFERPERFORMANCEOFEXTRACTINGBORICACIDBY2-ETHYL-1,3–HEXANEDIOLABSTRACTTheboricacidcomplexationextractionandextractionkineticsfromlowconcentr

6、ationofboronwerestudiedbyusing2-ethyl-1,3-hexanediolascomplexingagentandtolueneasdilutionagent,andthemodelofmasstransfercoefficientwasestablished.Theeffectsofdifferentdilutionagents(kerosene,tolueneandxylene)onextractionefficiency,coefficientofdistribu

7、tionandphasesplittingtimewereinvestigatedbyusing2-ethyl-1,3-hexanediolascomplexingagent.Theresultsshowedthattoluenewasthebestdilutionagent.Secondly,thefactorsoftheconcentrationofextractant,theratiooforganicphasetobrine,acidityofboronandtheconcentration

8、ofstrippingagentonextractionandre-extractionefficiencywereinvestigated.Theoptimumconditionswerefound:Thevolumeofextractantwas20%,theratiooforganicphasetoaqueousphasewas1:2(O/A),pHofboronwas1,theconcentrationofstrippingagentwas0.4mol·L-1