密实移动床解吸操作特性的研究

发布时间：2017-07-02 17:07

  本文关键词：密实移动床解吸操作特性的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：离子交换技术作为一种新型化学分离技术,广泛应用于现代水处理、分离和元素提取等工艺中,相比于其它离子交换设备,连续式密实移动床具有操作连续、液固返混小、吸附效率高等优点;解吸为吸附的逆过程,掌握连续式密实移动床解吸过程特点,将为吸附-解吸耦合工艺及装备的开发提供基础数据与技术支撑。对此,本课题在前期对连续式密实移动床吸附操作研究的基础上,以吸附了K+的001×7强酸型阳离子树脂为固体介质,以NaCl溶液为解吸剂,通过单因素和正交实验,及与固定床的对比实验,研究了连续式密实移动解吸过程的操作特性。连续式密实移动床实验结果表明,离子交换柱内单位树脂累积解吸率沿轴向由上至下逐渐升高,在离子交换柱下部1/5区域内增加较快,部分条件下全柱树脂累积解吸率可达90%以上;解吸剂初始浓度在一定范围内增加时,轴向各区域单位树脂累积解吸率增大,但当解吸剂初始浓度增大到一定值后,离子交换柱轴向不同区域会出现解吸与反吸附交替主导的现象;随离子交换柱内解吸液表观流速增大、树脂移动速度和原始吸附量降低,其轴向各区域的单位树脂累积解吸率增加。在解吸液单程流过离子交换柱的时间内,采用连续式密实移动床的全柱累积解吸率和K+解吸总量比固定床吸附模式高。固定床实验结果表明,全柱各区域树脂从底至顶依次解吸平衡;其它条件一定时,解吸剂初始浓度越大,全柱树脂解吸平衡的时间越短,解吸剂初始浓度偏大或偏小都会导致全柱树脂累积解吸率降低;全柱树脂解吸平衡所需时间和全柱树脂解吸率都随解吸液表观流速增大而增大;全柱树脂解吸平衡所需时间随树脂原始吸附量的增大而增大,全柱树脂解吸率则相反。通过固定床与密实移动床两种操作模式下的解吸实验结果对比表明,在解吸液单程流过离子交换柱的时间内,采用连续式密实移动床的全柱累积解吸率和K+解吸总量比固定床吸附模式高。两种操作模式下的解吸过程均符合二级经典动力学模型。
【关键词】：密实移动床 固定床 解吸 吸附
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ028.33
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 离子交换原理12-14
• 1.1.1 离子交换过程12-13
• 1.1.2 解吸过程13
• 1.1.3 解吸曲线13-14
• 1.2 离子交换树脂14-15
• 1.3 离子交换设备15-21
• 1.3.1 固定床离子交换设备16-17
• 1.3.2 连续式离子交换设备17-19
• 1.3.3 密实移动床离子交换设备19-20
• 1.3.4 连续流化床塔式设备20-21
• 1.4 密实床解吸系统种类及运行方式21-23
• 1.4.1 单塔固定床分部解吸法21
• 1.4.2 三塔串联解吸系统21
• 1.4.3 希姆斯利型密实移动床解吸塔21-22
• 1.4.4 脉冲式密实移动床解吸塔22-23
• 1.5 吸附-解吸操作特性研究现状23-24
• 1.5.1 固定床和解吸床吸附-解吸操作特性23-24
• 1.5.2 解吸过程的影响因素24
• 1.6 本文研究内容24-26
• 1.6.1 研究背景和目的24-25
• 1.6.2 主要研究内容25-26
• 第二章 实验设计26-34
• 2.1 实验装置及流程26-28
• 2.1.1 密实移动床实验26-27
• 2.1.2 固定床实验27
• 2.1.3 正交实验27-28
• 2.2 实验材料与试剂28-29
• 2.2.1 实验材料28
• 2.2.2 实验试剂28-29
• 2.2.3 实验仪器29
• 2.3 树脂预处理29
• 2.4 离子交换过程分析方法29-31
• 2.4.1 K~+浓度分析方法29-31
• 2.4.2 Na~+浓度分析方法31
• 2.5 操作条件31-32
• 2.6 操数据处理方法32-33
• 2.6.1 满柱树脂体积32
• 2.6.2 移动床实验数据处理方法32
• 2.6.3 固定床实验数据处理方法32-33
• 2.7 单位换算33-34
• 第三章 实验结果与分析34-56
• 3.1 不同流速下离子交换柱的压降34-35
• 3.2 移动床解吸特性35-40
• 3.2.1 解吸参数沿移动床交换柱轴向的分布35-36
• 3.2.2 不同解吸剂初始浓度下的轴向解吸特性36-38
• 3.2.3 不同解吸液表观流速下的轴向解吸特性38
• 3.2.4 不同树脂移动速度下的轴向解吸特性38-39
• 3.2.5 不同树脂原始吸附量下的轴向解吸特性39-40
• 3.2.6 全柱累积解吸率的关联40
• 3.3 固定床解吸特性40-47
• 3.3.1 固定床轴向解吸特性40-43
• 3.3.2 解吸剂初始浓度对解吸特性的影响43-44
• 3.3.3 解吸液表观流速对解吸特性的影响44-46
• 3.3.4 树脂原始吸附量对解吸特性的影响46-47
• 3.4 连续式密实移动床与固定床操作模式解吸特性对比47-48
• 3.4.1 轴向不同取样时刻解吸液中K~+浓度的比较47
• 3.4.2 不同取样时刻全柱累积解吸率的比较47-48
• 3.4.3 解吸液单程流过交换柱时全柱累积解吸K~+总量的比较48
• 3.5 密实移动床各解吸操作条件影响的比较48-50
• 3.5.1 正交实验设计48-50
• 3.5.2 实验结果分析50
• 3.6 解吸动力学方程50-54
• 3.6.1 一级动力学模型51
• 3.6.2 二级动力学模型51
• 3.6.3 动力学拟合结果51-54
• 3.7 本章小结54-56
• 第四章 结论56-58
• 建议58-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-66
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果66-67

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本文编号：510752