逆流流化溶劑萃取法修復(fù)高濃度石油污染土壤的研究.pdf

1、溶劑萃取法是一種分離并收集土壤中污染物的異位修復(fù)方法，它是一種用溶劑將有機(jī)或無機(jī)污染物從土壤、垃圾、沉積物、泥漿或水中去除的方法。本文以高濃度石油污染土壤為修復(fù)對象，搭建起一套液-固連續(xù)逆流流化萃取裝置，用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法，從逆流流化過程的流體力學(xué)和傳質(zhì)影響因素等方面對溶劑萃取修復(fù)石油污染土壤的過程進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　本文分別對三種窄粒徑分布的固體球形顆粒在萃取裝置中進(jìn)行了液-固逆向流動(dòng)的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)。主要測定了逆流萃取塔

2、不同高度處的固體滯留分率并考察其與液、固兩相流率的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，自由操作下固體滯留分率隨兩相流率的增加而增大；相同操作參數(shù)下，粒徑越小的固體顆粒滯留分率也越大；對于一定的固相流率，隨著液相流率的增大在接近塔頂?shù)牟糠殖霈F(xiàn)自下而上的滯留分率梯度，也就是“倒壓差”。
　　為了對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行更加深入的研究，本文從CFD的角度出發(fā)，建立了逆流萃取塔中顆粒與流體兩相流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。并采用CFD商業(yè)軟件FLUENT對萃取塔中液-固逆流流化過程

3、進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，正常操作條件下，無論操作參數(shù)如何，對于一定粒徑的固體顆粒而言，滑移速度U sup與滯留分率^存在一一對應(yīng)的關(guān)系。這種關(guān)系可以表述為無因次滑移速度U sUp/Ut對滯留分率^的函數(shù)f(￠)。模擬結(jié)果顯示，該函數(shù)具有分式冪函數(shù)的形式。此外，顆粒速度Up也遵循一定的規(guī)律，正常操作下的點(diǎn)（￠, Up)均落在U-0圖的一個(gè)“三角形”區(qū)域內(nèi)，落在該區(qū)域外的點(diǎn)即為液泛點(diǎn)。這個(gè)“三角形”區(qū)域?yàn)槟媪髁骰^程的可操作區(qū)。<

4、br>　　另外，本文還對設(shè)有擴(kuò)張塔頭的萃取塔中的逆流流化過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果顯示：在萃取塔頂部增設(shè)擴(kuò)張塔頭可以增大逆流流化過程的可操作區(qū)，起到“防止液泛”的作用。
　　最后，本文通過小型攪拌實(shí)驗(yàn)對石油污染土壤的溶劑萃取過程進(jìn)行了研究。通過溶劑篩選實(shí)驗(yàn)，選定萃取劑為混合溶劑TU-A;由脫附平衡實(shí)驗(yàn)確定萃取過程符合Henry或 Langmuir等溫吸附平衡模型。此外，本文還對影響脫油率的一些重要參數(shù)如操作溫度、土壤含水率、萃取液-