CN103848468B - 处理焦化废水的萃取剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于处理焦化废水的萃取剂，按质量分数含以下组分：中性含磷类萃取剂4～25%，酸性含磷类萃取剂0.5～10%，助溶剂0.5～5%，稀释剂60～95%。本发明的萃取剂可在较宽范围内使用，能同时萃取焦化废水中的酚、杂环化合物、酯、芳香烃等多种污染物，实现焦化废水脱酚处理和脱氮处理同步实现；且该种萃取剂溶解度小，可高效重复循环使用。本发明的萃取剂解决了焦化废水处理步骤繁琐，设备众多，萃取效率低下，萃取剂损失严重等问题，实现了萃取剂的高效性。

Description

处理焦化废水的萃取剂
技术领域
本发明涉及萃取剂，尤其涉及用于处理焦化废水的多功能型萃取剂。
背景技术
焦化废水是煤高温干馏、煤气净化和化学产品精制过程中形成的，是一种典型的有毒难降解有机废水，包括除尘污水、终冷污水、剩余氨水等。由于焦化厂采用的工艺不同，焦化废水的数量和水质差别很大。焦化废水中的主要污染物为酚类，吡啶、喹啉、吲哚类等杂环化合物，以及少量醇、芳烃类。这些物质毒性大，生物降解难，对环境造成严重污染的同时也直接威胁到人类健康，一直是焦化废水处理的难点问题。
现行焦化废水处理方法一般为：（1）脱酚：对高浓度含酚废水中的酚用溶剂萃取法进行回收；（2）脱氨：剩余氨水经脱酚处理后，氨的浓度还很高，采用蒸汽吹脱法可除去剩余氨水中的挥发氨；（3）无害化处理：即后续的生物处理等。
该处理流程中脱酚、脱氮分步处理，程序繁琐复杂。所应用的萃取剂只能萃取酚类物质，且在水中溶解度大，回收利用困难。
此外，活性污泥法是目前应用最广泛的焦化废水生物处理技术，常用为废水处理系统中的第二级处理工艺。废水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，而废水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养，代谢转化为生物细胞，并氧化成为最终产物（主要为二氧化碳）。非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物，而后才被代谢和利用，废水由此得到净化。但是此方法对氰化物、氨氮等污染物的处理效果较差，并且当废水中氰化物、氨氮 等污染物的浓度较高时，会破坏活性污泥中微生物的活动，使微生物死亡，影响活性污泥对焦化废水的处理效果。进一步处理的生物法投资费用及设备运转费用都十分昂贵，多数厂家难以采用。
废水经上述工艺处理后，大量高毒有机物依然留存水中，不能达到《钢铁工业污染物排放标准》所规定的排放标准。因此，有必要发展多功能型高效萃取剂，简化焦化废水处理流程，提高污水处理效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于处理焦化含酚废水的多功能型萃取剂。该种萃取剂在萃取酚的同时能萃取废水中的其它N、S杂环化合物、醇、脂和芳香烃类物质。本发明的萃取剂突破了传统萃取剂只能萃取酚类，其他污染物必须另行处理的技术障碍。将焦化废水脱酚和脱氮两步合二为一，不但简化了操作过程，节约操作成本，而且萃取性能优异，溶解度低，损失小，易于重生，可循环利用，大大提高了焦化废水处理效果。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于处理焦化废水的萃取剂，按质量分数含以下组分：中性含磷类萃取剂4～25%，例如为6%、10%、14%、18%、21%、24%等；酸性含磷类萃取剂0.5～10%，例如为0.8%、1.5%、4%、6%、9%等；助溶剂0.5～5%，例如为0.7%、1.1%、1.8%、2.5%、4%、4.8%等；稀释剂60～95%，例如为65%、71%、77%、80%、85%、90%、94%等。
作为优选技术方案，本发明所述的萃取剂，按质量分数含以下组分：中性含磷类萃取剂7～11%，酸性含磷类萃取剂1～3%，助溶剂1.4～1.6%，稀释剂86～92%。
本发明萃取剂中的中性含磷萃取剂含极强的极性基，能破坏污水中化合物 与水的氢键，完成对酚类物质的萃取剂。同时其中的中性与酸性含磷萃取剂有协同作用，在助溶剂与稀释剂的作用下，易发生强烈自聚，以反胶团萃取机理萃取污水中的含N、S杂环化合物、醇类、酯类、芳香烃类化合物，从而完成对废水中各种有机物的高效萃取。
本发明的萃取剂能同时萃取废水中的酚类、含N、S杂环化合物，以及醇类、脂类、芳香烃类等化合物。
作为优选技术方案，本发明所述的萃取剂，所述中性含磷类萃取剂结构式为
式中R1、R3独立的任选自RO、RCO或ROH，R为具有3-7个碳的直链、支链或环的烷烃基或烯烃基，例如为丙烷基、异丁基、环丁基、戊烯基、正己基等，R2为具有8-15个碳，例如为10个、12个、14个等的直链、支链或环的烷烃基或烯烃基。
优选地，R1、R3中至少有一个为RO。
作为优选技术方案，本发明所述的萃取剂，所述的酸性含磷类萃取剂为2-乙基己基膦酸单-2-乙基己基酯和/或二（2-乙基己基）磷酸。
作为优选技术方案，本发明所述的萃取剂，所述助溶剂为3-庚酮、二氯甲烷或丙二醇丁醚中的1种或2种以上的混合，例如助溶剂可以为3-庚酮或丙二醇丁醚，或者为二氯甲烷与丙二醇丁醚的混合物，或者为3-庚酮、二氯甲烷与丙二醇丁醚三者的混合物。
作为优选技术方案，本发明所述的萃取剂，所述稀释剂为苯和/或煤油。
本发明所述萃取剂的制备方法为，按重量配比将所述成分在20℃～40℃下充分混合，冷却至室温即得。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）该萃取剂具有多功能性。能同步萃取废水中的酚类、杂环化合物、醇、酯和芳香烃等物质；能将焦化废水脱酚、脱氮等工艺同步完成，拓展了萃取剂应用范围，简化了焦化废水的处理工艺。
（2）萃取剂沸程为110-180℃，与现行大部分厂家所采用的萃取剂沸程相近，使用时不需更换设备。萃取工艺成熟，流程简单，具有明显的经济效益。
（3）该萃取剂在水中溶解度极低，<0.001%，远低于目前使用的大部分萃取剂；萃取过程中损失小，循环利用价值高。
（4）萃取性能优异。经过三级萃取剂，该萃取剂对焦化废水中有机污染物最低去除率>92%，COD去除率>98%，具有高效性。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。
1、萃取剂的制备
萃取剂1：取8g甲基磷酸二甲庚酯，3g2-乙基己基膦酸单-2-乙基己基酯，0.8g3-庚酮，0.4g丙二醇丁醚，87.8g煤油，30℃下混合均匀，冷却至室温即为本发明的多功能型萃取剂1。
萃取剂2：取20g环丙基二甲己酯，1g二（2-乙基己基）磷酸，0.5g3-庚酮，0.2g二氯甲烷，78.3g苯，室温下混合均匀，即为本发明的多功能型萃取剂2。
萃取剂3：取14g异戊基二甲戊酯，4g2-乙基己基膦酸单-2-乙基己基酯-和5g二（2-乙基己基）磷酸，2g3-庚酮，0.3g丙二醇丁醚，74.7g煤油，40℃下混合均匀，冷却至室温即为本发明的多功能型萃取剂3。
2、废水的来源和水质
采用三家厂家提供的焦化废水，废水水质如表1所示。
表1
3、萃取实验 
分别取等体积的焦化废水和萃取剂1加入分液漏斗中；室温震荡0.5h，静置1h。经三级萃取，取下层水相，进行检测，并计算去除率。萃取剂1的萃取结果见表2。萃取剂2的结果见表3。萃取剂3的结果见表4。
表2
表3
表4
COD去除率（%）=（不经处理的废水的化学需氧量-用萃取剂处理后的废水的化学需氧量）/不经处理的废水的化学需氧量*100。
其中，化学需氧量是污水中所有还原性物质的化学需要氧量。
从以上结果可知，本发明公布的多功能型萃取剂适用范围较广，不仅能有 效去除酚类化合物，而且能去除焦化废水中较难处理的喹啉、吡啶类化合物，并且去除率高，最小去除率不低于92%。三级萃取后，COD（化学需氧量）值可降低98%以上。
精馏法回收上述萃取剂，回收率大约为99.5%。重复上述实验，萃取结果，COD去除率依然达98%以上。可见该多功能型萃取在水中溶解度小，回收利用价值高，可运用于大规模工业生产。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、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 (6)

1.一种用于处理焦化废水的萃取剂，其特征在于，按质量分数含以下组分：中性含磷类萃取剂4～25％，酸性含磷类萃取剂0.5～10％，助溶剂0.5～5％，稀释剂60～95％；
所述中性含磷类萃取剂结构式为
式中R1、R3独立的任选自RO、RCO或ROH，R为具有3-7个碳的直链、支链或环的烷烃基或烯烃基，R2为具有8-15个碳的直链、支链或环的烷烃基或烯烃基。
2.根据权利要求1所述的萃取剂，其特征在于，按质量分数含以下组分：中性含磷类萃取剂7～11％，酸性含磷类萃取剂1～3％，助溶剂1.4～1.6％，稀释剂86～92％。
3.根据权利要求1所述的萃取剂，其特征在于，R1、R3中至少有一个为RO。
4.根据权利要求1-3任一项所述的萃取剂，其特征在于，所述的酸性含磷类萃取剂为2-乙基己基膦酸单-2-乙基己基酯和/或二(2-乙基己基)磷酸。
5.根据权利要求1-3任一项所述的萃取剂，其特征在于，所述助溶剂为3-庚酮、二氯甲烷或丙二醇丁醚中的1种或2种以上的混合。
6.根据权利要求1-3任一项所述的萃取剂，其特征在于，所述稀释剂为苯和/或煤油。
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