CN106809901B

CN106809901B - 一种用于处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂及其制备方法

Info

Publication number: CN106809901B
Application number: CN201510854343.9A
Authority: CN
Inventors: 曹宏斌; 宁朋歌; 孟祥琦
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2020-07-10
Anticipated expiration: 2035-11-30
Also published as: CN106809901A

Abstract

本发明涉及用于处理焦化废水中焦粉和焦油的萃取剂及其制备方法，所述萃取剂按质量分数含以下组分：酮类化合物30‑50％，酯类化合物0‑20％，醇类化合物40‑60％。本发明的萃取剂与焦粉表面具有良好的接触性质，可同时降低焦化废水中焦粉与焦油含量，有效解决焦化废水中焦粉堵塞传输管路以及焦油难处理等问题，显著提升焦化废水的处理效果。

Description

一种用于处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种用于处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂及其制备方法。

背景技术

焦化废水是煤高温干馏、煤气净化、化工产品回收和化工产品精制过程中产生的废水，其主要含有酚类，喹啉、吡啶、噻吩等杂环化合物，这些有机物具有毒性大，难降解等特点，对人类健康构成威胁。与此同时，焦化废水中还含有焦粉固体，传统的处理方法很难将焦粉从焦化废水中分离出来，焦粉若长期沉积易堵塞焦化废水处理系统管路，降低处理效率。一直以来，在焦化废水中分离出焦粉及有机物的处理等问题都是焦化废水处理的难点所在。

目前处理焦化废水的方法一般是：利用溶剂萃取法去除焦化废水中的酚类物质，利用蒸汽吹脱法处理去除氨氮，对经过一级处理后的焦化废水采用生物处理，即活性污泥法。

焦粉长期沉积易堵塞焦化废水处理系统管路，大大降低废水处理效率。萃取剂同焦粉表面具有良好的接触性质尤为重要，现行萃取方法所采用的萃取剂不具备这一特性。与此同时焦油物质难处理，现行萃取剂难以同时解决上述难题。因此，为了提高焦化废水处理效率，开展多功能萃取剂的相关研究显得尤为重要。

CN103848468A公开了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％。该萃取剂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。然而其并不能用于处理焦化废水中的焦粉，从而无法降低焦化废水的浊度，使得废水处理的效率仍较低。

因此，如何研发一种同时可以处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂，用于进一步提高焦化废水的浊度和提高焦化废水处理效率已成为目前研究的重点。

发明内容

为解决现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种用于处理焦化废水中焦粉和焦油物质的多功能萃取剂。本发明创新地利用该萃取剂与焦粉表面良好的接触性质，在焦化废水中高效分离出传统方法难以处理的焦粉，大大提高了废水处理效率，而且该萃取剂在主要萃取分离出焦粉的同时，还能够有效去除喹啉、吡啶、噻吩等焦油的主要物质，提高了焦化废水的处理效率。

为达此目的，本发明采用了以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种用于处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂，按质量分数包含以下组分：酮类化合物30-50％，酯类化合物0-20％，醇类化合物40-60％。

本发明中，所述酮类化合物占萃取剂的质量分数为30-50％，例如可以是30％、32％、33％、34％、35％、36％、38％、40％、42％、43％、45％、48％、50％等，优选为45-50％；所述酯类化合物占萃取剂的质量分数为0-20％，例如可以是0、2％、4％、5％、6％、7％、8％、10％、11％、12％、14％、15％、16％、18％、20％等，优选为5-10％；所述醇类化合物占萃取剂的质量分数为40-60％，例如可以是40％、42％、44％、45％、46％、48％、50％、52％、54％、55％、58％、60％等，优选为40-55％。

优选地，本发明中用于处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂，按质量分数包含以下组分：酮类化合物45-50％，酯类化合物5-10％，醇类化合物40-55％。

本发明创新地提出了萃取处理焦粉的方法，突破了焦化废水中传统的液液萃取，能够有效降低焦化废水的浊度，可大大改善焦化废水处理系统管路堵塞现象，显著提升焦化废水的处理效果。另外，本发明创新地利用该萃取剂与焦粉表面良好的接触性质，在主要萃取分离出焦粉的同时，还能够有效去除喹啉、吡啶、噻吩等焦油的主要物质，因而实现了对焦化废水中焦粉和焦油的同时处理，提高了焦化废水的处理效率。

本发明中，所述酮类化合物为环己酮、甲基异丁基甲酮中的至少一种，优选为环己酮。

本发明中，所述酯类化合物为乙酸丁酯、乙酸乙酯或乙酸异丁酯中的任意一种或至少两种的混合物，优选为乙酸丁酯。

本发明中，所述醇类化合物为异丁醇、正辛醇或仲辛醇中的任意一种或至少两种的混合物，优选为异丁醇。

本发明中的萃取剂同时包含酮类化合物、酯类化合物以及醇类化合物，这三种组分共同配制，其相互间具有协同作用。通过接触角实验可以得出酮类化合物、酯类化合物以及醇类化合物与焦粉之间的接触角较小，例如其中，甲基异丁基甲酮与焦粉的接触角平均值可达到8.61°，环己酮与焦粉的接触角平均值可达到24.39°，乙酸乙酯与焦粉的接触角平均值可达到15.70°，乙酸丁酯与焦粉的接触角平均值可达到9.58°，乙酸正戊酯与焦粉的接触角平均值可达到9.39°，异丁醇与焦粉的接触角平均值可达到19.45°，正辛醇与焦粉的接触角平均值可达到33.81°，仲辛醇与焦粉的接触角平均值可达到29.48°，说明该酮类化合物、酯类化合物以及醇类化合物与焦粉均具有良好的接触性质；通过将其组合使用后，能进一步增强其与焦粉的良好接触，发挥了协同增效作用，对焦粉取得很好的萃取效果。

与此同时，醇类化合物对喹啉去除效果最好，酮类化合物对吡啶去除效果最好，酯类化合物对噻吩去除效果最好，为了充分发挥以上萃取剂的优势，达到最佳处理效果，故选择了这三类萃取剂作为混合萃取剂的组分。

优选地，本发明中用于处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂，按质量分数包含以下组分：环己酮30-50％，乙酸丁酯0-20％，异丁醇40-60％。

本发明中，所述环己酮占萃取剂的质量分数为30-50％，例如可以是30％、32％、33％、34％、35％、36％、38％、40％、42％、43％、45％、48％、50％等，优选为45-50％；所述乙酸丁酯占萃取剂的质量分数为0-20％，例如可以是0、2％、4％、5％、6％、7％、8％、10％、11％、12％、14％、15％、16％、18％、20％等，优选为5-10％；所述异丁醇占萃取剂的质量分数为40-60％，例如可以是40％、42％、44％、45％、46％、48％、50％、52％、54％、55％、58％、60％等，优选为40-55％。

本发明中的萃取剂优选采用含有环己酮、乙酸丁酯、异丁醇的萃取剂，其能够使萃取剂在焦化废水的处理中发挥最优的效果，可以使得焦粉的去除率达到96％以上。

进一步优选地，本发明中用于处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂，按质量分数包含以下组分：环己酮45-50％，乙酸丁酯5-10％，异丁醇40-55％。

第二方面，本发明还提供了如本发明第一方面所述的萃取剂的制备方法，将酮类化合物、酯类化合物和醇类化合物在25-35℃下充分混合，冷却至室温即得。

第三方面，本发明还提供了一种同时处理焦化废水中焦粉和焦油的方法，其采用如本发明第一方面所述的萃取剂，对焦化废水进行处理。

本发明的萃取剂能同时萃取废水中的焦粉以及喹啉、吡啶、噻吩等焦油物质。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明中的萃取剂具有多功能性，既可有效去除焦化废水中的焦粉，使其去除率可以达到96％以上，大大改善废水处理系统管路堵塞的现象，与此同时，该萃取剂还能高效去除焦化废水中的喹啉、吡啶、噻吩等焦油物质，使其去除率至少可以达到96％，显著提升了焦化废水处理效果。

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。

本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

1.模拟废水的配制

采用两个厂家的焦炭，用行星式球磨机(QM-3SP2，南京大学仪器厂)研磨成纳米级的粉末，分散到水中，经过24小时沉降之后，取上层液体。向该液体内分别加入1000mg/L的喹啉、吡啶、噻吩。喹啉，上海金山亭新化工试剂厂，纯度为98.0％。吡啶，西陇化工股份有限公司，纯度为99.5％。噻吩，上海金山亭新化工试剂厂，纯度为99.5％。模拟废水水质详细情况见表1。用两个厂家焦粉配制好的模拟废水编号分别为1号、2号。

表1

2.萃取剂的制备

所用试剂：环己酮，国药集团化学试剂有限公司，纯度为99.5％。乙酸丁酯，西陇化工股份有限公司，纯度为99.0％。异丁醇，国药集团化学试剂有限公司，纯度为98.0％。仲辛醇，国药集团化学试剂有限公司，纯度为99.0％。

萃取剂1：取15g环己酮，15g仲辛醇，25-35℃下混合均匀，冷却至室温即为多功能萃取剂1

萃取剂2：取12g环己酮，3g乙酸丁酯，15g异丁醇，25-35℃下混合均匀，冷却至室温即为多功能萃取剂2。

3.萃取实验

分别取等体积的1号焦化废水和萃取剂1加入分液漏斗中：用恒温振荡器(THZ-82，国华)室温震荡0.5小时，静置0.5小时。经过一级萃取，取下层水相，进行检测，用浊度仪(2100Q，美国哈希公司)检测萃取前后水样的浊度，用高效液相色谱仪(Agilent1260，美国安捷伦公司)检测萃取前后水样的喹啉、吡啶、噻吩含量。计算浊度及喹啉、吡啶、噻吩的去除率，萃取结果见表2。

表2

分别取等体积的2号焦化废水和萃取剂2加入分液漏斗中：用恒温振荡器(THZ-82，国华)室温震荡0.5小时，静置0.5小时。经过单级萃取，取下层水相，进行检测，用浊度仪(2100Q，美国哈希公司)检测萃取前后水样的浊度，用高效液相色谱仪(Agilent1260，美国安捷伦公司)检测萃取前后水样的喹啉、吡啶、噻吩含量。计算浊度及喹啉、吡啶、噻吩的去除率，萃取结果见表3。

表3

其中，浊度去除率(％)＝(未经处理的废水的浊度-用萃取剂萃取后的水的浊度)/未经处理的废水的浊度*100％，喹啉去除率(％)＝(未经处理的废水的喹啉含量-用萃取剂萃取后的废水的喹啉含量)/未经处理的废水的喹啉含量*100％，吡啶去除率(％)＝(未经处理的废水的吡啶含量-用萃取剂萃取后的废水的吡啶含量)/未经处理的废水的吡啶含量*100％，噻吩去除率(％)＝(未经处理的废水的噻吩含量-用萃取剂萃取后的废水的噻吩含量)/未经处理的废水的噻吩含量*100％。

实施例2

用于处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂，按质量分数包含以下组分：环己酮30％，乙酸丁酯20％，异丁醇60％。

实施例3

用于处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂，按质量分数包含以下组分：环己酮45％，乙酸丁酯5％，异丁醇50％。

实施例4

用于处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂，按质量分数包含以下组分：环己酮49％，乙酸丁酯6％，异丁醇45％。

实施例5

用于处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂，按质量分数包含以下组分：环己酮45％，乙酸丁酯7％，仲辛醇48％。

实施例6

用于处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂，按质量分数包含以下组分：环己酮48％，仲辛醇52％。

实施例7

用于处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂，按质量分数包含以下组分：环己酮40％，异丁醇60％。

实施例8

用于处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂，按质量分数包含以下组分：甲基异丁基甲酮42％，仲辛醇58％。

实施例9

用于处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂，按质量分数包含以下组分：甲基异丁基甲酮30％，乙酸正戊酯20％，仲辛醇50％。

实施例2-9采用与实施例1相同的模拟废水，萃取剂的制备方法和萃取实验都相同，经检测，包括实施例1的萃取剂2以及实施例2-9对1号焦化废水的萃取结果如表4所示，包括实施例1的萃取剂1以及实施例2-9对2号焦化废水的萃取结果如表5所示。

表4

表5

从以上实施例可以看出，本发明的萃取剂对降低废水的浊度以及喹啉、吡啶、噻吩含量有着显著的效果，去除率均可达到93％以上。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用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

1.一种用于处理焦化废水中焦粉与焦油的萃取剂，其特征在于，按质量分数包含以下组分：酮类化合物30-50％，酯类化合物2-20％，醇类化合物40-60％；所述酮类化合物为环己酮、甲基异丁基甲酮中的任意一种，所述酯类化合物为乙酸丁酯、乙酸乙酯或乙酸正戊酯中的任意一种或至少两种的混合物，所述醇类化合物为异丁醇、正辛醇或仲辛醇中的任意一种或至少两种的混合物。

2.如权利要求1所述的萃取剂，其特征在于，按质量分数包含以下组分：酮类化合物45-50％，酯类化合物5-10％，醇类化合物40-55％。

3.如权利要求1所述的萃取剂，其特征在于，所述酮类化合物为环己酮。

4.如权利要求1所述的萃取剂，其特征在于，所述酯类化合物为乙酸丁酯。

5.如权利要求1所述的萃取剂，其特征在于，所述醇类化合物为异丁醇。

6.如权利要求1所述的萃取剂，其特征在于，按质量分数包含以下组分：环己酮30-50％，乙酸丁酯2-20％，异丁醇40-60％。

7.如权利要求1-6任一项所述的萃取剂的制备方法，其特征在于，将酮类化合物、酯类化合物和醇类化合物在25-35℃下充分混合，冷却至室温即得。

8.一种同时处理焦化废水中焦粉和焦油的方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的萃取剂，对焦化废水进行处理。