煤化工废水萃取剂计算机辅助设计与优化方法研究

发布时间：2021-10-29 00:06

　　煤化工废水中的酚类、多环芳香族和杂环化合物的毒性强且不容易被生物降解,为了降低有毒物质对生化处理单元的影响,须在生化处理单元之前进行预处理。目前萃取预处理过程存在萃取剂选择性单一和溶剂损失大的问题,生化处理过程很难长期稳定运行。设计筛选对酚类污染物具有优良萃取效果,且对杂多环类污染物具有协同萃取能力的萃取剂,提高萃取预处理效果是重要的途径。本文提出了从现有商业化学物质中筛选单组分萃取剂,以及设计混合萃取剂的策略。具体研究内容如下:（1）建立了现有商品化合物数据库（Existing Commercial Compounds Database,ECCD）。为避免引入具有未知风险的化合物,基于中国、美国、欧盟的化学物质名录建立了含34,177个化合物的ECCD数据库。采用基团匹配工具开发了基于基团贡献法的化合物物性估算程序,估算了分子的主要物性。物性数据扩充了数据库信息,可以满足分子筛选的需要。（2）提出了基于数据库检索的候选单组分萃取剂生成策略。将苯酚作为煤化工废水中的酚类代表组分,从ECCD中筛选对其具有良好萃取效果的单组分萃取剂。根据常用脱酚萃取剂物性范围,设置了萃取剂筛选的多个标准,... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市

【文章页数】：207 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第1章 引言
    1.1 煤化工废水的特点及处理现状
        1.1.1 煤化工废水的特点
        1.1.2 煤化工废水萃取剂研究
    1.2 计算机辅助化学品设计
        1.2.1 候选化合物集合的生成方法
        1.2.2 目标化合物或混合物的高通量筛选
        1.2.3 煤化工废水萃取剂筛选中的液-液相平衡问题
    1.3 本课题研究目的和研究内容
第2章 单组分脱酚萃取剂候选集的生成和筛选方法
    2.1 脱酚萃取剂的筛选策略
        2.1.1 基于现有商品化合物数据库的脱酚萃取剂筛选
        2.1.2 现有商品化合物数据库
    2.2 候选脱酚萃取剂的筛选
    2.3 候选脱酚萃取剂的分析
    2.4 本章小结
第3章 混合萃取剂的筛选策略和方法
    3.1 混合萃取剂设计和筛选的关键问题
    3.2 单组分萃取剂候选集的生成
    3.3 混合萃取剂的液-液相平衡计算
        3.3.1 基于UNIFAC模型的稳定性函数的推导
        3.3.2 “虚拟组分”近似
    3.4 混合萃取剂设计筛选优化模型及求解
        3.4.1 混合萃取剂筛选优化模型
        3.4.2 模型求解策略
    3.5 本章小结
第4章 萃取酚类和杂多环类污染物的二元萃取剂设计
    4.1 二元混合萃取剂的设计筛选
    4.2 二元混合萃取剂的萃取结果分析
        4.2.1 “虚拟组分”近似的合理性考察
        4.2.2 二元萃取剂与单组分萃取剂的萃取性能对比
        4.2.3 污染物浓度和操作温度对二元萃取剂性能的影响
    4.3 二元萃取剂配方设计的实验验证
        4.3.1 实验试剂和仪器
        4.3.2 实验方法
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
附录A 现有商品化合物数据库检索界面
附录B 实验中常用脱酚萃取剂及物性
附录C 并行求解策略
附录D 萃取剂的化学物质安全技术说明书MSDS
    D.1 1-(3-甲氧苯基)乙酮CAS RN: 586-37-8
    D.2 2-甲氧基-1,3-二甲基苯CAS RN: 1004-66-6
    D.3 1,2,4-三甲基苯 CAS RN:95-63-6
    D.4 异丁基环己烷 CAS RN:1678-98-4
    D.5 庚酸乙酯 CAS RN: 106-30-9
    D.6 4-叔戊基环己酮 CAS RN: 16587-71-6
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]煤分子结构模型构建及分析方法综述[J]. 崔馨,严煌,赵培涛.  中国矿业大学学报. 2019(04)
[2]酚油共萃协同解毒技术及其在煤化工高浓废水中的应用[J]. 曹宏斌,许高洁,宁朋歌,石绍渊.  过程工程学报. 2019(S1)
[3]On the database-based strategy of candidate extractant generation for de-phenol process in coking wastewater treatment[J]. Ran Xu,Yuehong Zhao,Qingzhen Han,Xinyu Liu,Hongbin Cao,Hao Wen.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018(07)
[4]高效脱除二元酚的混合萃取剂选配[J]. 王琪,徐晋.  煤炭加工与综合利用. 2018(04)
[5]高酚氨煤化工废水处理创新技术分析[J]. 吴限,韩洪军,方芳.  中国给水排水. 2017(04)
[6]煤化工废水近零排放与资源化关键技术研究与应用示范[J]. 姜忠义,李玉平,陈志强,郝红勋,刘建忠,韩洪军.  化工进展. 2016(12)
[7]中国煤化工现状与发展思考——写在“十三五”之前[J]. 田亚峻.  煤化工. 2014(06)
[8]煤加氢液化残渣平均分子结构研究[J]. 杨辉,宋怀河,陈晓红,马兆昆,盛英,朱豫飞.  煤炭学报. 2014(S1)
[9]煤化工中焦化废水的污染、控制原理与技术应用[J]. 韦朝海.  环境化学. 2012(10)
[10]焦化废水中有机物的识别、污染特性及其在废水处理过程中的降解[J]. 张万辉,韦朝海,吴超飞,任源,刁春鹏,关清卿,晏波,彭平安,傅家谟.  环境化学. 2012(10)

硕士论文
[1]复杂体系化学平衡及相平衡计算方法的研究[D]. 韦钦胜.中国海洋大学 2007



本文编号：3463572