CN111573950B - 一种含有机溶剂废水的回收处理方法 - Google Patents

一种含有机溶剂废水的回收处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种含有机溶剂废水的回收处理方法，所述方法包括：将含有机溶剂废水进行纳滤膜处理，得到纳滤透过液和纳滤截留液；将纳滤透过液进行蒸馏处理，挥发的有机组分冷凝后进行精馏处理，得到分离的有机溶剂；所述蒸馏处理和精馏处理后剩余的富水组分进行吸附处理，得到吸附出水。本发明所述方法通过将含有机溶剂的废水依次进行纳滤、蒸馏和精馏处理，将废水中的有机无机组分以及不同有机组分进行有效分离，使得有机组分能够回收利用；所述方法中蒸馏处理后的富水组分经过吸附处理，进一步实现剩余有机溶剂组分的分离与回收；所述方法操作简单，成本较低，可适合处理的废水种类较多，适用范围广。

Description

一种含有机溶剂废水的回收处理方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种含有机溶剂废水的回收处理方法。
背景技术
随着经济社会的快速发展，有机废水的排放量日益增多，基于环境保护和资源利用的需要，有机废水的无害化处理具有重要的意义。有机废水一般包括两类，对于其中有机组分种类较多、且成分复杂的一类，往往难以进行不同组分的分离回收，要实现零排放，通常需要进行完全氧化；而对于主要有机组分为小分子类有机溶剂的一类废水，且有机溶剂含量较高，通常可以进行有机组分的分离，减轻环境污染的同时，实现高价值有机溶剂的回收利用。
有机废水除了含有小分子有机溶剂，可能还会含有无机盐类、大颗粒胶体类杂质。目前，有机废水的处理通常采用的是多级膜分离与蒸发结晶相结合的工艺。CN 104529035A公开了一种高浓度有机废水零排放处理系统，包括依次连接的预处理系统、超滤系统、纳滤系统和反渗透系统，预处理系统设有废水进水口，反渗透系统设有回用出水口，纳滤系统和反渗透系统的浓水出水口均与高压反渗透系统连接，高压反渗透系统的出水口连接至反渗透系统的回用出水口，高压反渗透系统的浓水口连接至蒸发结晶系统，蒸发结晶系统的出水口连接至反渗透系统的回用出水口，蒸发结晶系统设有与固体回收装置连接的固体结晶物出口；该系统采用多级膜处理，投资及运行成本较高，富集的高浓度废水还需要进一步处理，有机组分之间未能有效分离。
CN 104355470A公开了一种高含盐有机废水中甘油的回收装置，包括络合系统、纳滤系统、蒸发器、结晶器、解络反应罐、离心装置、蒸馏塔、精馏塔、甘油储罐；络合系统的两个进口分别与高含盐有机废水出水口、离心装置的固体出口联接，络合系统的出水口与纳滤系统的进水口联接，纳滤系统的透析液出水口依次与蒸发器、结晶器联接，纳滤系统的浓缩液出水口与解络反应罐的进水口联接，解络反应罐的出水口依次与离心装置、蒸馏塔、精馏塔和甘油储罐联接；该装置主要是用于废水中有机溶剂与无机盐的分离，对于有机溶剂之间并未涉及，且该纳滤系统可分离的无机离子种类较少，对离子价态也有要求，限制了其应用范围。
综上所述，对于含有有机溶剂废水的处理，还需要根据废水组成采取相应的操作，实现有机组分与无机组分、不同有机组分之间的分离，达到回收有机溶剂的目的。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种含有机溶剂废水的回收处理方法，所述方法通过将含有机溶剂的废水依次进行纳滤、蒸馏和精馏处理，将废水中的有机无机组分以及不同有机组分进行有效分离，使得有机组分能够回收利用，避免造成废水污染；所述方法操作简单，处理效率高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种含有机溶剂废水的回收处理方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将含有机溶剂废水进行纳滤膜处理，得到纳滤透过液和纳滤截留液；
(2)将步骤(1)中得到的纳滤透过液进行蒸馏处理，挥发的有机组分冷凝后进行精馏处理，得到分离的有机溶剂；
(3)步骤(2)所述蒸馏处理和精馏处理后剩余的富水组分进行吸附处理，得到吸附出水。
对于含有机溶剂废水的处理，尤其是有机溶剂含量高的废水，最优的处理方法是将有机溶剂分离出来进行再利用，因此，本发明中根据废水的组成，先采用纳滤膜进行分离，将大分子胶体类物质、部分无机离子截留下来，透过的小分子有机溶剂依次经过蒸馏、精馏蒸出大部分并实现不同组分的分离回收，蒸馏后剩余的溶液进行有机组分的吸附，以实现有机废水的进一步处理，通过上述操作，含有机废水完成了充分的分离与回收，既避免了废水会造成的污染，又实现了废水的资源化利用。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述含有机溶剂废水的组成包括异丙醇、丁醇、高分子胶类和无机离子；其中高分子胶类主要包括环氧树脂等。
优选地，所述含有机溶剂废水中有机组分的质量分数为10～30wt％，例如10wt％、12wt％、15wt％、18wt％、20wt％、24wt％、27wt％或30wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述含有机溶剂废水的来源主要包括半导体、精细化工等行业的干燥和清洗工序，该种废水的特点是含有高价值的有机溶剂如异丙醇，以及少量杂质和水。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述纳滤膜处理采用纳滤膜组件进行。
优选地，步骤(1)所述纳滤膜处理的压力为0.1～0.5MPa，例如0.1MPa、0.15MPa、0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa、0.45MPa或0.5MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；温度为20～30℃，例如20℃、22℃、24℃、26℃、28℃或30℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述纳滤截留液入水处理系统进行处理，达标排放。
本发明中，纳滤膜处理可以将大分子有机组分以及二价及以上无机离子拦截下来，实现废水的初步分离，便于后续对小分子有机溶剂的分离。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述蒸馏处理的温度为80～90℃，例如80℃、82℃、84℃、86℃、88℃或90℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述挥发的有机组分占纳滤透过液中有机组分的比例为90～99％，例如90％、92％、94％、95％、96％、98％或99％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述蒸馏处理主要是将纳滤透过液中的异丙醇组分蒸发出来，将其与丁醇、水分离开来，当然挥发组分仍然会携带少量水，需要再进行精馏处理进行分离。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述精馏处理的填料为分子筛。
优选地，步骤(2)所述精馏处理的温度为50～70℃，例如50℃、52℃、55℃、57℃、60℃、64℃、66℃或70℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述精馏处理主要是利用不同组分间的分子量差异带来的沸点差异，而采用分子筛的作用原理在于：少量水和有机溶剂如异丙醇汽化后，水分子可以透过分子筛进行冷凝回收，而异丙醇分子量较大不能透过分子筛填料，从而实现分离。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述富水组分的COD值为5000～20000ppm，例如5000ppm、8000ppm、10000ppm、12000ppm、15000ppm、18000ppm或20000ppm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述吸附处理为采用吸附树脂进行吸附。
优选地，所述吸附树脂包括聚苯乙烯树脂和/或聚丙烯酸酯树脂。
作为本发明优选的技术方案，所述吸附树脂吸附饱和后进行再生，得到再生树脂和有机溶剂。
本发明中，在进行蒸馏操作时，挥发的主要是小分子的有机溶剂，剩余少量高沸点、分子量相对较大的有机物留在溶液中，树脂吸附的就是这一类物质，吸附饱和后，可以先用上述小分子的有机溶剂进行再生，使大分子有机物解吸，再采用水蒸气再生，解吸出有机溶剂。
优选地，所述吸附树脂再生温度为90～120℃，例如90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、110℃、115℃或120℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述吸附树脂再生后返回步骤(3)再次使用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述吸附出水再进行反渗透膜处理。
优选地，所述反渗透膜处理的压力为0.5～1.5MPa，例如0.5MPa、0.6MPa、0.75MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.2MPa、1.4MPa或1.5MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；温度为15～25℃，例如15℃、16℃、18℃、20℃、22℃、24℃或25℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述反渗透膜处理后的浓水进入水处理系统进行处理。
本发明中，所述反渗透处理的目的在于将吸附出水中剩余的无机离子截留后得到反渗透淡水，而反渗透浓水则进入水处理系统。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)将含有机溶剂废水进行纳滤膜处理，所述含有机溶剂废水的组成包括异丙醇、丁醇、高分子胶类和无机离子，其中有机组分的质量分数为10～30wt％，所述纳滤膜处理的压力为0.1～0.5MPa，温度为20～30℃，得到纳滤透过液和纳滤截留液；所述纳滤截留液进入水处理系统进行处理；
(2)将步骤(1)中得到的纳滤透过液进行蒸馏处理，蒸馏处理的温度为80～90℃，挥发的有机组分冷凝后采用分子筛进行精馏处理，所述挥发的有机组分占纳滤透过液中有机组分的比例为90～99％，精馏处理的温度为50～70℃，得到分离的有机溶剂；
(3)步骤(2)所述蒸馏处理和精馏处理后剩余的富水组分采用吸附树脂进行吸附处理，所述富水组分的COD值为5000～20000ppm，所述吸附树脂包括聚苯乙烯树脂和/或聚丙烯酸酯树脂，得到吸附出水；所述吸附出水再进行反渗透膜处理，反渗透膜处理的压力为0.5～1.5MPa，温度为15～25℃，所述反渗透膜处理后的浓水进入水处理系统进行处理；所述吸附树脂吸附饱和后进行再生，再生温度为90～120℃，得到再生树脂和有机溶剂，再生树脂返回再次使用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述方法通过将含有机溶剂的废水依次进行纳滤、蒸馏和精馏处理，将废水中的有机无机组分以及不同有机组分进行有效分离，使得有机组分能够回收利用；
(2)本发明所述方法中蒸馏处理后的富水组分经过吸附处理，进一步实现剩余有机溶剂组分的分离与回收，有机组分的总回收率可以达到99％以上；
(3)本发明所述方法操作简单，成本较低，可适合处理的废水种类较多，适用范围广。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的含有机溶剂废水的回收处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种含有机溶剂废水的回收处理方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将含有机溶剂废水进行纳滤膜处理，得到纳滤透过液和纳滤截留液；
(2)将步骤(1)中得到的纳滤透过液进行蒸馏处理，挥发的有机组分冷凝后进行精馏处理，得到分离的有机溶剂；
(3)步骤(2)所述蒸馏处理和精馏处理后剩余的富水组分进行吸附处理，得到吸附出水。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种含有机溶剂废水的回收处理方法，所述方法的工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
(1)将含有机溶剂废水进行纳滤膜处理，所述含有机溶剂废水的组成包括异丙醇、丁醇、高分子胶类和无机离子，其中有机组分的质量分数为20wt％，所述纳滤膜处理的压力为0.3MPa，温度为25℃，得到纳滤透过液和纳滤截留液；所述纳滤截留液进入水处理系统进行处理；
(2)将步骤(1)中得到的纳滤透过液进行蒸馏处理，蒸馏处理的温度为85℃，挥发的有机组分冷凝后采用分子筛进行精馏处理，所述挥发的有机组分占纳滤透过液中有机组分的比例为95％，精馏处理的温度为60℃，得到分离的有机溶剂；
(3)步骤(2)所述蒸馏处理和精馏处理后剩余的富水组分采用聚苯乙烯吸附树脂进行吸附处理，所述富水组分的COD值为10000ppm，得到吸附出水；所述吸附出水再进行反渗透膜处理，反渗透膜处理的压力为1.0MPa，温度为20℃，所述反渗透膜处理后的浓水进入水处理系统；所述吸附树脂吸附饱和后依次采用步骤(2)得到的有机溶剂以及水蒸气进行再生，再生温度为100℃，得到再生树脂和有机溶剂，再生树脂返回再次使用。
本发明中，经过上述处理，废水中有机组分能够充分回收，总回收率可达到99.6％。
实施例2：
本实施例提供了一种含有机溶剂废水的回收处理方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将含有机溶剂废水进行纳滤膜处理，所述含有机溶剂废水的组成包括异丙醇、丁醇、高分子胶类和无机离子，其中有机组分的质量分数为10wt％，所述纳滤膜处理的压力为0.1MPa，温度为30℃，得到纳滤透过液和纳滤截留液；所述纳滤截留液进入水处理系统进行处理；
(2)将步骤(1)中得到的纳滤透过液进行蒸馏处理，蒸馏处理的温度为80℃，挥发的有机组分冷凝后采用分子筛进行精馏处理，所述挥发的有机组分占纳滤透过液中有机组分的比例为90％，精馏处理的温度为50℃，得到分离的有机溶剂；
(3)步骤(2)所述蒸馏处理和精馏处理后剩余的富水组分采用聚丙烯酸酯吸附树脂进行吸附处理，所述富水组分的COD值为5000ppm，得到吸附出水；所述吸附出水再进行反渗透膜处理，反渗透膜处理的压力为0.5MPa，温度为25℃，所述反渗透膜处理后的浓水进入水处理系统；所述吸附树脂吸附饱和后依次采用步骤(2)得到的有机溶剂以及水蒸气进行再生，再生温度为90℃，得到再生树脂和有机溶剂，再生树脂返回再次使用。
本发明中，经过上述处理，废水中有机组分能够充分回收，总回收率可达到99.2％。
实施例3：
本实施例提供了一种含有机溶剂废水的回收处理方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将含有机溶剂废水进行纳滤膜处理，所述含有机溶剂废水的组成包括异丙醇、丁醇、高分子胶类和无机离子，其中有机组分的质量分数为30wt％，所述纳滤膜处理的压力为0.5MPa，温度为24℃，得到纳滤透过液和纳滤截留液；所述纳滤截留液进入水处理系统进行处理；
(2)将步骤(1)中得到的纳滤透过液进行蒸馏处理，蒸馏处理的温度为90℃，挥发的有机组分冷凝后采用分子筛进行精馏处理，所述挥发的有机组分占纳滤透过液中有机组分的比例为97％，精馏处理的温度为70℃，得到分离的有机溶剂；
(3)步骤(2)所述蒸馏处理和精馏处理后剩余的富水组分采用聚苯乙烯吸附树脂进行吸附处理，所述富水组分的COD值为20000ppm，得到吸附出水；所述吸附出水再进行反渗透膜处理，反渗透膜处理的压力为1.5MPa，温度为22℃，所述反渗透膜处理后的浓水进入水处理系统；所述吸附树脂吸附饱和后依次采用步骤(2)得到的有机溶剂以及水蒸气进行再生，再生温度为120℃，得到再生树脂和有机溶剂，再生树脂返回再次使用。
本发明中，经过上述处理，废水中有机组分能够充分回收，总回收率可达到99.5％。
实施例4：
本实施例提供了一种含有机溶剂废水的回收处理方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将含有机溶剂废水进行纳滤膜处理，所述含有机溶剂废水的组成包括异丙醇、丁醇、高分子胶类和无机离子，其中有机组分的质量分数为15wt％，所述纳滤膜处理的压力为0.4MPa，温度为20℃，得到纳滤透过液和纳滤截留液；所述纳滤截留液进入水处理系统进行处理；
(2)将步骤(1)中得到的纳滤透过液进行蒸馏处理，蒸馏处理的温度为82℃，挥发的有机组分冷凝后采用分子筛进行精馏处理，所述挥发的有机组分占纳滤透过液中有机组分的比例为99％，精馏处理的温度为65℃，得到分离的有机溶剂；
(3)步骤(2)所述蒸馏处理和精馏处理后剩余的富水组分采用聚丙烯酸酯吸附树脂进行吸附处理，所述富水组分的COD值为8000ppm，得到吸附出水；所述吸附出水再进行反渗透膜处理，反渗透膜处理的压力为1.2MPa，温度为15℃，所述反渗透膜处理后的浓水进入水处理系统；所述吸附树脂吸附饱和后依次采用步骤(2)得到的有机溶剂以及水蒸气进行再生，再生温度为95℃，得到再生树脂和有机溶剂，再生树脂返回再次使用。
本发明中，经过上述处理，废水中有机组分能够充分回收，总回收率可达到99.4％。
实施例5：
本实施例提供了一种含有机溶剂废水的回收处理方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将含有机溶剂废水进行纳滤膜处理，所述含有机溶剂废水的组成包括异丙醇、丁醇、高分子胶类和无机离子，其中有机组分的质量分数为25wt％，所述纳滤膜处理的压力为0.2MPa，温度为25℃，得到纳滤透过液和纳滤截留液；所述纳滤截留液进入水处理系统进行处理；
(2)将步骤(1)中得到的纳滤透过液进行蒸馏处理，蒸馏处理的温度为88℃，挥发的有机组分冷凝后采用分子筛进行精馏处理，所述挥发的有机组分占纳滤透过液中有机组分的比例为92％，精馏处理的温度为55℃，得到分离的有机溶剂；
(3)步骤(2)所述蒸馏处理和精馏处理后剩余的富水组分采用聚丙烯酸酯吸附树脂进行吸附处理，所述富水组分的COD值为15000ppm，得到吸附出水；所述吸附出水再进行反渗透膜处理，反渗透膜处理的压力为0.8MPa，温度为18℃，所述反渗透膜处理后的浓水进入水处理系统；所述吸附树脂吸附饱和后依次采用步骤(2)得到的有机溶剂以及水蒸气进行再生，再生温度为110℃，得到再生树脂和有机溶剂，再生树脂返回再次使用。
本发明中，经过上述处理，废水中有机组分能够充分回收，总回收率可达到99.1％。
综合上述实施例可以看出，本发明所述方法通过将含有机溶剂的废水依次进行纳滤、蒸馏和精馏处理，将废水中的有机无机组分以及不同有机组分进行有效分离，使得有机组分能够回收利用；所述方法中蒸馏处理后的富水组分经过吸附处理，进一步实现剩余有机溶剂组分的分离与回收，有机组分的总回收率可以达到99％以上；所述方法操作简单，成本较低，可适合处理的废水种类较多，适用范围广。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明方法的等效替换及辅助操作的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (14)

1.一种含有机溶剂废水的回收处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将含有机溶剂废水进行纳滤膜处理，所述纳滤膜处理的压力为0.1～0.5MPa，温度为20～30℃，得到纳滤透过液和纳滤截留液；
(2)将步骤(1)中得到的纳滤透过液进行蒸馏处理，所述蒸馏处理的温度为80～90℃，挥发的有机组分冷凝后进行精馏处理，所述精馏处理的填料为分子筛，所述精馏处理的温度为50～70℃，得到分离的有机溶剂；
(3)步骤(2)所述蒸馏处理和精馏处理后剩余的富水组分进行吸附处理，所述吸附处理为采用吸附树脂进行吸附，得到吸附出水；所述吸附树脂吸附饱和后进行再生，得到再生树脂和有机溶剂。
2.根据权利要求1所述的回收处理方法，其特征在于，步骤(1)所述含有机溶剂废水的组成包括异丙醇、丁醇、高分子胶类和无机离子。
3.根据权利要求1所述的回收处理方法，其特征在于，所述含有机溶剂废水中有机组分的质量分数为10～30wt％。
4.根据权利要求1所述的回收处理方法，其特征在于，步骤(1)所述纳滤膜处理采用纳滤膜组件进行。
5.根据权利要求1所述的回收处理方法，其特征在于，步骤(1)所述纳滤截留液进入水处理系统进行处理。
6.根据权利要求1所述的回收处理方法，其特征在于，步骤(2)所述挥发的有机组分占纳滤透过液中有机组分的比例为90～99％。
7.根据权利要求1所述的回收处理方法，其特征在于，步骤(3)所述富水组分的COD值为5000～20000ppm。
8.根据权利要求1所述的回收处理方法，其特征在于，所述吸附树脂包括聚苯乙烯树脂和/或聚丙烯酸酯树脂。
9.根据权利要求1所述的回收处理方法，其特征在于，所述吸附树脂再生温度为90～120℃。
10.根据权利要求1所述的回收处理方法，其特征在于，所述吸附树脂再生后返回步骤(3)再次使用。
11.根据权利要求1所述的回收处理方法，其特征在于，步骤(3)所述吸附出水再进行反渗透膜处理。
12.根据权利要求11所述的回收处理方法，其特征在于，所述反渗透膜处理的压力为0.5～1.5MPa，温度为15～25℃。
13.根据权利要求11所述的回收处理方法，其特征在于，所述反渗透膜处理后的浓水进入水处理系统进行处理。
14.根据权利要求1所述的回收处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将含有机溶剂废水进行纳滤膜处理，所述含有机溶剂废水的组成包括异丙醇、丁醇、高分子胶类和无机离子，其中有机组分的质量分数为10～30wt％，所述纳滤膜处理的压力为0.1～0.5MPa，温度为20～30℃，得到纳滤透过液和纳滤截留液；所述纳滤截留液进入水处理系统进行处理；
(2)将步骤(1)中得到的纳滤透过液进行蒸馏处理，蒸馏处理的温度为80～90℃，挥发的有机组分冷凝后采用分子筛进行精馏处理，所述挥发的有机组分占纳滤透过液中有机组分的比例为90～99％，精馏处理的温度为50～70℃，得到分离的有机溶剂；
(3)步骤(2)所述蒸馏处理和精馏处理后剩余的富水组分采用吸附树脂进行吸附处理，所述富水组分的COD值为5000～20000ppm，所述吸附树脂包括聚苯乙烯树脂和/或聚丙烯酸酯树脂，得到吸附出水；所述吸附出水再进行反渗透膜处理，反渗透膜处理的压力为0.5～1.5MPa，温度为15～25℃，所述反渗透膜处理后的浓水进入水处理系统进行处理；所述吸附树脂吸附饱和后进行再生，再生温度为90～120℃，得到再生树脂和有机溶剂，再生树脂返回再次使用。
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