CN105253941A - 一种采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法 - Google Patents

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钱宇
马东辉
杨思宇
麦子豪
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Abstract

本发明属于污水处理技术领域，公开了一种采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法。所述方法为：将甲基异丁基甲酮与辅助萃取溶剂配制成混合萃取剂，所述的辅助萃取溶剂为丙醇、正丁醇、异丁醇、乙酸丙酯和甲基叔丁基甲酮中的任意一种或两种以上；然后将含酚废水用此混合萃取剂在25～80℃进行萃取，得到萃取相和萃余相。本发明的混合萃取剂较单独的甲基异丁基甲酮的沸点低，混合萃取剂的回收率更高，回收阶段更节能，且混和萃取剂与水共沸组成中水量更少，水塔能耗降低，具有良好的工业应用前景。

Description

一种采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法。
背景技术
在煤气化生产过程中有大量含酚废水产生。废水酚浓度高，且酚种类繁多，既有单元酚，又有多元酚；且废水含有大量氨，水质呈中偏碱性；此外还含有脂肪酸、酮等有机物及酸性气体、焦油、粉煤灰等物质，因此废水难以生物降解。另一方面，其中的酚类等多种污染物也是重要的化工原料，因而，高效地脱除并回收煤化工废水中的酚类等污染物，是实现废水资源化和无害化的有效途径。
哈尔滨气化厂、鲁奇气化厂和黑化集团焦化厂气化过程等化工过程会产生高浓含酚废水，酚含量高，对于该类废水中酚类等物质的回收，工业上采用液液萃取来进行。目前通常使用甲基异丁基甲酮作为萃取剂，甲基异丁基甲酮对单元酚和多元酚都有较高的分配系数，其萃取效果好，但其沸点较高，相应的能耗也比较高。
发明内容
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法，所述方法包括以下步骤：将甲基异丁基甲酮与辅助萃取溶剂配制成混合萃取剂，所述的辅助萃取溶剂为丙醇、正丁醇、异丁醇、乙酸丙酯和甲基叔丁基甲酮中的任意一种或两种以上；然后将含酚废水用此混合萃取剂在25～80℃进行萃取，得到萃取相和萃余相。
优选地，所述混合萃取剂中，甲基异丁基甲酮的体积分数为85％～95％，辅助萃取溶剂的体积分数为5％～15％。
优选地，所述的含酚废水是指总酚含量不低于4000mg/L的高浓含酚废水；但是从废水的来源考虑并为了确保脱酚出水能够直接用于下一步的生化处理，所述含酚废水中总酚含量更优选为6000～20000mg/L。
优选地，所述的含酚废水为含酚煤化工废水；所述的含酚煤化工废水中多元酚含量为2000～10000mg/L，单元酚含量为4000～10000mg/L。
其中，所述多元酚是指苯环上键连有两个以上酚轻基的酚类化合物；所述单元酚是指苯环上仅键连有一个酚轻基的酚类化合物。所述多元酚的实例包括但不限于对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚、2-甲基对苯二酚、2-甲基间苯二酚、3-甲基邻苯二酚、甲基对苯二酚、甲基间苯二酚等中的一种或多种。所述单元酚的实例包括但不限于苯酚、2，5-二甲基苯酚、2，4-二甲基苯酚、丙烯基苯酚、3-乙基-5-甲基苯酚、2-乙基-5-甲基苯酚、间甲基苯酚、邻甲基苯酚、2-乙基苯酚、3-乙基苯酚、4-乙基苯酚、对甲基苯酚、间甲基苯酚、α-蔡酚等中的一种或多种。
优选地，所述混合萃取剂与含酚废水的体积比为1:(2～7)。
优选地，所述的萃取是指在pH为5～9的条件下进行的萃取；更优选在pH为5～7的条件下进行的萃取。
优选地，所述萃取的过程为：将含酚废水与混合萃取剂混合均匀后静置分层，混合时间为30～50分钟，静置时间为60～90分钟，得到萃取相和萃余相。
上述采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法还包括将萃取相进行精馏，得到粗酚产品并回收混合萃取剂，然后将混合萃取剂循环用于萃取含酚废水的过程。
本发明的方法具有如下优点及有益效果：
(1)混合后的萃取剂较单独的甲基异丁基甲酮的沸点低，因此混合萃取剂的回收率更高，回收阶段更节能；
(2)混合萃取剂中各物质极性接近，在水中的溶解度更小，因此，混和萃取剂与水共沸组成中水量更少，水塔能耗降低；
(3)经实验测试，混合萃取剂对多元酚的萃取效果比单一萃取剂的萃取效果好；
(4)以甲基异丁基甲酮为主体的混合萃取剂，在实际工业运用中，对设备的操作条件的改动小，有利于快速运用在萃取脱酚流程中。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
以下实施例中的酚含量通过以下方法测定：
采用气相色谱仪，用30m×0.32mm×0.25μm的DB-5MS毛细管柱和氢火焰离子检测器(FID)进行各组分分析。采用内标法，MIBK的内标物为乙醇，酚类物质的内标物为辛醇。进样器和检测器的温度分别为260℃和250℃。柱箱初始温度设定为110℃，在保持2min后，以10℃/min上升到160℃。所用载气为氮气，流速30ml/min。
实施例1
按体积比将85％的甲基异丁基甲酮与15％的异丁醇配制成混合萃取剂；将总酚含量为10000mg/L，其中单元酚含量为5000mg/L，多元酚含量为5000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述混合萃取剂与含酚废水按体积比为1:4混合30min，再静置60分钟，得到萃取相和萃余相。
经检测所述萃余相中单元酚和多元酚的含量分别为192mg/L和1428mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为19230mg/L和14285mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中96.15％的单元酚和71.43％的多元酚。
实施例2
按体积比将90％的甲基异丁基甲酮与10％的异丁醇配制成混合萃取剂；将总酚含量为10000mg/L，其中单元酚含量为5000mg/L，多元酚含量为5000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述混合萃取剂与含酚废水按体积比为1:4混合30min，再静置60分钟，得到萃取相和萃余相。
经检测所述萃余相中单元酚和多元酚的含量分别为285mg/L和1595mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为18858mg/L和13619mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中94.29％的单元酚和68.1％的多元酚。
实施例3
按体积比将95％的甲基异丁基甲酮与5％的异丁醇配制成混合萃取剂；将总酚含量为10000mg/L，其中单元酚含量为5000mg/L，多元酚含量为5000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述混合萃取剂与含酚废水按体积比为1:4混合30min，再静置60分钟，得到萃取相和萃余相。
经检测所述萃余相中单元酚和多元酚的含量分别为320mg/L和1751mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为18716mg/L和12994mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中93.58％的单元酚和64.97％的多元酚。
实施例4
按体积比将90％的甲基异丁基甲酮与10％的乙酸丙酯配制成混合萃取剂；将总酚含量为10000mg/L，其中单元酚含量为5000mg/L，多元酚含量为5000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述混合萃取剂与含酚废水按体积比为1:2混合30min，再静置60分钟，得到萃取相和萃余相。
经检测所述萃余相中单元酚和多元酚的含量分别为98mg/L和833mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为9803mg/L和8333mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中98.04％的单元酚和83.33％的多元酚。
实施例5
按体积比将90％的甲基异丁基甲酮与10％的甲基叔丁基甲酮配制成混合萃取剂；将总酚含量为10000mg/L，其中单元酚含量为5000mg/L，多元酚含量为5000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述混合萃取剂与含酚废水按体积比为1:6混合30min，再静置60分钟，得到萃取相和萃余相。
经检测所述萃余相中单元酚和多元酚的含量分别为283mg/L和1875mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为28301mg/L和18750mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中94.34％的单元酚和62.5％的多元酚。
实施例6
按体积比将90％的甲基异丁基甲酮与10％的丙醇配制成混合萃取剂；将总酚含量为10000mg/L，其中单元酚含量为5000mg/L，多元酚含量为5000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至5；然后将上述混合萃取剂与含酚废水按体积比为1:4混合30min，再静置60分钟，得到萃取相和萃余相。
经检测所述萃余相中单元酚和多元酚的含量分别为160mg/L和1321mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为19359mg/L和14715mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中96.8％的单元酚和73.58％的多元酚。
实施例7
按体积比将90％的甲基异丁基甲酮与10％的正丁醇配制成混合萃取剂；将总酚含量为10000mg/L，其中单元酚含量为5000mg/L，多元酚含量为5000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至9；然后将上述混合萃取剂与含酚废水按体积比为1:4混合30min，再静置60分钟，得到萃取相和萃余相。
经检测所述萃余相中单元酚和多元酚的含量分别为250mg/L和1686mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为18999mg/L和13253mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中94.99％的单元酚和66.27％的多元酚。
实施例8
按体积比将90％的甲基异丁基甲酮与10％的丙醇配制成混合萃取剂；将总酚含量为10000mg/L，其中单元酚含量为2000mg/L，多元酚含量为8000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述混合萃取剂与含酚废水按体积比为1:4混合30min，再静置60分钟，得到萃取相和萃余相。
经检测所述萃余相中单元酚和多元酚的含量分别为85mg/L和1980mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为7659mg/L和24080mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中95.74％的单元酚和75.25％的多元酚。
实施例9
按体积比将90％的甲基异丁基甲酮与10％的丙醇配制成混合萃取剂；将总酚含量为10000mg/L，其中单元酚含量为8000mg/L，多元酚含量为2000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述混合萃取剂与含酚废水按体积比为1:4混合30min，再静置60分钟，得到萃取相和萃余相。
经检测所述萃余相中单元酚和多元酚的含量分别为293mg/L和666mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为30825mg/L和5333mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中96.33％的单元酚和66.67％的多元酚。
对比例
将总酚含量为10000mg/L，其中单元酚含量为5000mg/L，多元酚含量为5000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将甲基异丁基甲酮与含酚废水按体积比为1:4混合30min，再静置60分钟，得到萃取相和萃余相。
经检测所述萃余相中单元酚和多元酚的含量分别为294mg/L和1439mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为18823mg/L和14241mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中94.12％的单元酚和71.21％的多元酚。
将实施例1中的萃取相与对比例中的萃取相分别进行精馏，得到脱酚萃取剂和粗酚产品，所得的萃取剂循环使用，由于实施例1混合萃取剂的沸点比对比例中所用的单一萃取剂甲基异丁基甲酮沸点低20℃，通过模拟计算在相同的进料流量、塔底萃取剂残留量、回流比和塔板数下，得到实施例1中萃取相精馏塔再沸器供能比对比例中萃取相精馏塔再沸器供能低11％左右。
从以上实施例的结果可以看出，采用本发明提供的混合萃取剂能够对高浓含酚废水进行非常有效地处理。从实施例1与实施例6、7的对比可以看出,当所述高浓含酚废水的pH值不高于7时，能够更显著地降低所述高浓含酚废水中单元酚和多元酚的含量。从实施例1与对比例的对比可以看出，混合萃取剂对单元酚和多元酚的分配系数高于甲基异丁基甲酮的同时，萃取剂回收能耗也低于甲基异丁基甲酮萃取剂回收的能耗。显示出了混合萃取剂对酚类萃取效果不亚于甲基异丁基甲酮情况下，可以大大降低萃取相中萃取剂和酚类分离能耗的优势，极具工业应用前景。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将甲基异丁基甲酮与辅助萃取溶剂配制成混合萃取剂，所述的辅助萃取溶剂为丙醇、正丁醇、异丁醇、乙酸丙酯和甲基叔丁基甲酮中的任意一种或两种以上；然后将含酚废水用此混合萃取剂在25～80℃进行萃取，得到萃取相和萃余相。
2.根据权利要求1所述的一种采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法，其特征在于：所述混合萃取剂中，甲基异丁基甲酮的体积分数为85％～95％，辅助萃取溶剂的体积分数为5％～15％。
3.根据权利要求1所述的一种采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法，其特征在于：所述的含酚废水是指总酚含量不低于4000mg/L的高浓含酚废水。
4.根据权利要求3所述的一种采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法，其特征在于：所述含酚废水中总酚含量为6000～20000mg/L。
5.根据权利要求1所述的一种采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法，其特征在于：所述的含酚废水为含酚煤化工废水；所述的含酚煤化工废水中多元酚含量为2000～10000mg/L，单元酚含量为4000～10000mg/L。
6.根据权利要求1所述的一种采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法，其特征在于：所述混合萃取剂与含酚废水的体积比为1:(2～7)。
7.根据权利要求1所述的一种采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法，其特征在于：所述的萃取是指在pH为5～9的条件下进行的萃取。
8.根据权利要求7所述的一种采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法，其特征在于：所述的萃取是指在pH为5～7的条件下进行的萃取。
9.根据权利要求1所述的一种采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法，其特征在于，所述萃取的过程为：将含酚废水与混合萃取剂混合均匀后静置分层，混合时间为30～50分钟，静置时间为60～90分钟，得到萃取相和萃余相。
10.根据权利要求1所述的一种采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法，其特征在于：所述采用混和萃取剂对含酚废水进行高效处理的方法还包括将萃取相进行精馏，得到粗酚产品并回收混合萃取剂，然后将混合萃取剂循环用于萃取含酚废水的过程。
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