عنوان پایان‌نامه
بررسی ضریب انتقال جرم و بازده برای استخراج روی توسط حلال دی ۲ ای اچ پی ای در ستون پر شده
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73338;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1710.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73338;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1710.
- تاریخ دفاع
- ۲۸ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- زهرا اناری
- استاد راهنما
- سیدمحمدعلی موسویان, حسین بهمنیار
- چکیده
- استخراج حلالی یکی از روش های تصفیه فلزات از محلول ها و پساب های صنعتی می باشد که طی آن یون های فلزی از یکدیگر جدا می گردند. فلز روی بعد از آهن ، آلومینیوم و مس چهارمین فلز مورد استفاده در دنیا می باشد. سیستم انتخاب شده جهت انجام آزمایش های استخراج مایع مایع، سیستم Zn/D2EHPA/Kerosene می باشد. در این پژوهش ضریب انتقال جرم به عنوان یکی از مهم ترین پارامترهای ستون پرشده در انتقال جرم از فاز پیوسته به پراکنده بررسی شده است. آزمایشات متعددی در مخلوط کننده-ته نشین کننده به منظور بررسی اثر سه پارامتر pH، زمان ماند و نسبت حجمی حلال به رقیق کننده انجام شد. افزایش پارامتر های pH و زمان ماند، بازده استخراج را افزایش دادند و تغییر نسبت حجمی حلال به رقیق کننده تاثیر قابل توجهی بر بازده نداشت. حالت بهینه این پارامترها در شرایط ثابت دمای °C 40 و نسبت فاز آبی به آلی 1:1 به دست آمد و از آن در ستون برای کم کردن تعداد پارامترها استفاده شد. آزمایشات متعددی نیز در ستون پرشده به ارتفاع 120 cm و قطر داخلی cm9.1 ، به منظور بررسی اثر پارامترهای دبی فاز پراکنده، دما و ارتفاع پرکن بر بازده استخراج و ضریب انتقال جرم استخراج مایع مایع انجام گرفت. در طراحی آزمایش ها از نرم افزار Design Expert و روش RSM استفاده شد. زمان تشکیل قطره در مقایسه با زمان صعود نسبتاً کم و زمان ائتلاف فقط در حد کسری از ثانیه و در مواردی در حدود 2-1 ثانیه بود که در مقایسه با زمان صعود و انتقال جرم در طول صعود بسیار ناچیز بود. افزایش دبی به دلیل ریزتر شدن قطرات و کم شدن چرخش های درونی بازده استخراج را کاهش داد. با افزودن دمای سیستم، بازده استخراج و ضریب انتقال جرم به طور قابل توجهی افزایش یافت. افزایش ارتفاع پرکن نیز بازده استخراج را بالا برد. بررسی قطر ساتر نشان می دهد، با افزایش دبی قطر متوسط کاهش پیدا کرده و قطرات ریزتر می شوند. هلدآپ دینامیک، بر اساس نتایج تجربی با قطرات منفرد بسیار کوچک بوده و هلدآپ استاتیک با افزایش دبی، کاهش یافت. در نهایت نیز مدل هایی برای بازده استخراج، ضریب انتقال جرم، قطر ساتر و هلدآپ بر حسب پارامترهای مؤثر بر آن ها ارائه شد. همچنین حالت بهینه برای این پارامترها در شرایط عملیاتی مذکور به دست آمد.
- Abstract
- Solvent extraction is one of the methods of refining metals from solutions and industrial wastewater in which metal ions are separated. Zinc is the fourth mostly used metal in the world after aluminum and copper. Zn / D2EHPA / Kerosene were the systems selected for liquid-liquid extraction testing. In this study mass transfer coefficient was investigated as one of the most important parameters of the packed column for the mass transfer from the continuous phase to the dispersed one. Several experiments were performed in mixing-precipitator to investigate the effect of three parameters of pH, residence time and volume ratio of solvent to the diluents. Increase in pH and contact time caused the extraction efficiency to be increased but changing the volume ratio of solvent to diluents had not a significant impact on the output. The optimal state of these parameters obtained in 40 ° C and the ratio of aqueous phase to the organic ratio was 1:1 and it was used in the column to reduce the number of parameters. Several experiments were done in the packed column with the height 120 cm and the inner diameter 9.1 cm to determine the effect of flowrate of the dispersed phase, temperature and packing height on the efficiency and mass transfer coefficients of liquid-liquid extraction. To design experiments, RSM method and Design Expert software were used. Drop formation time was low partly in comparison with raising time and coaliescence time was a fraction of a second and in some cases was about 1-2 second, which was very small in comparison with raising time and mass transfer during. The increase of disperse flowrates due to finer droplets and reduction of internal rotation decreased the extraction efficiency. By adding the system temperature, extraction efficiency and mass transfer coefficient were significantly incremented. Moreover, raising the packing height increased the extraction efficiency. The Sauter diameter decreased with the raising of disperse flowrates and the drops got smaller. Dynamic holdup, according to experimental work was with very small individual droplets and static holdup decreased. Finally, models for extraction efficiency, mass transfer coefficient, diameter, and holdup were presented according to the efficient parameters. In addition, optimal condition for these parameters was obtained in the above mentioned operating system. Key words: liquid-liquid extraction, solvent extraction of zinc, D2EHPA, packed column, experimental design, RSM, optimization
