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针对现有间壁式冷冻法存在能耗高、结晶体易附壁等不足,提出了一种新的白炭黑废水资源化利用及零排放工艺。该工艺的特点是利用溴化锂溶液的强吸湿性,促使膜分离提浓后的白炭黑废水蒸发冷却结晶,实现淡水回用以及芒硝的分离;同时利用废热再生吸湿后被稀释的溴化锂溶液。本文实验研究了溴化锂溶液吸湿致白炭黑废水蒸发冷却、结晶过程,揭示了降温过程传质机理;并在实验基础上对该工艺进行初步设计,建立了全流程模拟模型,并提供了模型求解方法,优化了工艺参数。研究结果表明:(1)提高传质过程推动力和降低传质阻力可强化废水降温过程,降低废水浓度、增大溴化锂溶液浓度可显著提高传质过程推动力;过程阻力主要集中在溴化锂溶液吸收液膜层内,提高吸收器搅拌强度是减小过程阻力的关键。对过程进行了无因次量纲分析,获得1.91 1.45Sh?0.066Re Sc关联式。(2)减小芒硝介稳区宽度且控制芒硝结晶体粒径的有效方法是控制降温速率以及结晶器搅拌强度;提高溴化锂溶液浓度、废水浓度以及吸收器搅拌强度有利于提高脱盐率。在废水浓度高于12%、溴化锂溶液浓度高于55%、结晶器搅拌强度为1500r/min的条件下,实际脱盐率多大于50%。(3)对白炭黑废水资源化利用及零排放工艺进行模拟分析,获得最优工艺参数:NF出口浓水设计浓度为13%、RO水回收率为60%、E01冷热物流出口趋近温差为3℃、结晶温度为10℃、预冷温度为30℃、分配率为0.55、E03冷热物流出口趋近温差为2℃,处理体积流量为1m3/h、温度为30℃、质量浓度为3%的白炭黑废水,溴化锂吸收制冷系统的溴化锂浓溶液循环量范围为9000~11340kg/h。与传统工艺相比,本文工艺电耗低、且无需消耗蒸汽,可回收废热,更为经济。本文研究结果对白炭黑废水资源化利用及零排放工艺具有一定的指导意义。