CN106865853A - 一种分离含酚废水中酚类化合物的方法 - Google Patents

一种分离含酚废水中酚类化合物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分离含酚废水中酚类化合物的方法，依次包括下述步骤：(1)废水预处理；(2)萃取：将丁酸丁酯和香茅醇的体积配比为10～9：1的复合萃取剂与步骤(1)中处理过后的含酚废水按体积比1:1～4混合，在10～50℃温度下搅拌1h～2h后静置1h～2h得到萃取相和萃余相；(3)分离：将步骤(2)中静置过后的溶液分离出下层萃余相和上层萃取相；(4)回收萃取剂：将步骤(3)中的萃取相进行减压蒸馏，得到脱酚萃取剂和粗粉产品，脱酚萃取剂循环用于萃取含高浓含酚废水；(5)后处理。本发明方法可制得纯度高达99％的酚类化合物，且采用的萃取剂对环境友好，在水中残余量极低，保证废水达标排放和回收利用。

Description

一种分离含酚废水中酚类化合物的方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及一种含酚废水的处理方法，具体公开了一种该含酚废水中酚类化合物的分离方法。
背景技术
苯酚及其衍生物等是工业过程中最常见的水体污染物，酚类物质难降解，有毒，仅含微量酚废水若不经处理就任意排放，对人类、水体生物以及农作物会造成不可逆危害。苯酚能使人的神经、肝、肾受到伤害，生活在含苯酚达0.1～0.2mg/L的水体中鱼类其肉会有酚味，浓度更高时会引起大量鱼类死亡，用含酚废水(酚量50～100mg/L)灌溉农田，会致农作物减产甚至枯死。酚类化合物在化学工业中运用广泛，是重要的化工原料和中间体。作为废水中主要成份的苯酚及其衍生物是多种化工产品的原料，将其含酚废水中分离出来，既环保又经济。
目前，国内外针对含酚废水的处理探索出了很多方法，工业中常采用正己/庚/辛醇、A-336、重苯油、甲苯、MIBK、硝基苯、粗苯、异丙醚、N-503等作为萃取剂。根据现有的萃取技术，挥发酚的脱除率一般在90％左右，有些萃取剂的脱酚率高，如甲基丁基酮，但其在水中的溶解度高达2％，遗留二次污染问题。
此外，现有技术还公开了以下技术方案：
中国专利申请CN 105152869 A公开了采取乙酸乙酯来提纯含酚废水中苯酚，经其萃取后可制得高纯度的苯酚，该法对含酚废水中酚类化合物的多样性以及萃取剂在萃余相中的残留量等问题稍欠探索。
中国专利申请CN 102336451 A公开了一种煤化工含酚废水的萃取脱酚方法，其包括以甲基叔戊基醚为主体萃取剂来处理废水并回收粗酚产品，在此工艺中使用的甲基叔戊基醚一般常与甲基叔丁基醚共存，其纯度低不利于溶剂的回收。
发明内容
针对上述高浓含挥发酚废水萃取技术的不足，为有效解决现有技术中使用萃取剂对含酚废水进行萃取脱酚处理时，试剂可能低效有毒或易造成二次污染，溶剂回收能耗高，损失大，操作费用高昂等问题，本发明提供了一种高效、经济的含酚废水萃取的方法，提高了对含挥发酚的脱除效率，降低了溶剂的损失，使脱酚废水达到城市规定的一级排放标准。
本发明所采用的技术方案：一种分离含酚废水中酚类化合物的方法，依次包括下述步骤：
(2)废水预处理
去除含酚废水中的杂质，并调节含酚废水的PH值为5～6；
(2)萃取
将丁酸丁酯和香茅醇的体积配比为10～9：1的复合萃取剂与步骤(1)中处理过后的含酚废水按体积比1:1～4混合，在10～50℃温度下搅拌1h～2h后静置1h～2h得到萃取相和萃余相；
(3)分离
将步骤(2)中静置过后的溶液分离出下层萃余相和上层萃取相，用气相色谱法分析萃余相中含酚物质的含量；
(4)回收萃取剂
将步骤(3)中的萃取相进行减压蒸馏，得到脱酚萃取剂和粗粉产品，脱酚萃取剂循环用于萃取含高浓含酚废水；
(5)后处理
将步骤(3)中的萃余相进行普通蒸馏，得到达标排放废水。
优选的，步骤(1)中，具体为过滤含酚废水中的悬浮物和固体杂质；用氢氧化钠或硫酸调节pH值为5～6。
优选的，所述的萃取剂以丁酸丁酯为主体萃取剂，香茅醇为协同萃取剂。
优选的，所述的酚包括但不限于单元酚、苯酚、邻/间/对甲酚、多元酚、对苯二酚、间苯二酚。
优选的，所述的丁酸丁酯和香茅醇的混合液与含酚废水的体积比为1:1～3。
优选的，所述的萃取与搅拌温度20～40℃；搅拌时间1h～1.5h；萃取时间1h～1.5h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明原理是：香茅醇和丁酸丁酯对废水中酚类化合物都有萃取能力，但单个进行分离工艺难以应对萃取过程废水中各不同酚类化合物的竞争效应。市场上香茅醇价格高于丁酸丁酯，按小配比与丁酸丁酯组成复合萃取剂，第一可大幅降低香茅醇独立萃取时其分子间的缔合作用；第二丁酸丁酯中的羰基氧与酚类化合物中羟基氢之间存在微弱的氢键作用，从而降低“萃合物”自身在有机相中的活度，显著了萃取效果；(2)本发明的丁酸丁酯和香茅醇无毒无腐蚀性且可生物降解，是一种绿色溶剂；(3)本发明的丁酸丁酯合成路线简易，成本低廉；(4)本发明的丁酸丁酯几乎不溶于水，在萃取过程中溶剂的损失少，经其萃取可显著降低废水COD；(5)本发明丁酸丁酯和香茅醇的协同萃取废水中酚类化合物的能力显著，本发明处理方法能够有效地降低含酚废水中酚类物质的含量。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的权利要求做进一步的详细描述，但本发明的实施方式不限于此。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员熟悉的方法，所用原料均为市售商品。
本发明采用气相色谱法定量分析，采用的分析仪器为安捷伦7820A，色谱柱为DB-624，进样量：1.1uL；流速：5mL/min；柱温：100℃～220℃，10℃/min；载气：N2；辅助气：O2,H2室温：25℃。
实施例1
将丁酸丁酯和香茅醇的体积配比10：1的复合萃取剂与含苯酚废水按体积比为1：1混合，废水中总酚量为10000mg/L，萃取温度设置在20℃，pH调节至5，混合搅拌1h～1.5h后静置1h～1.5h，得萃取相和萃余相。经气相色谱仪检测所述萃余相中苯酚的含量为203mg/L，所述萃取相中苯酚的含量为19000mg/L，通过一次萃取后能脱除含酚废水中的97.97％的苯酚。
实施例2
将丁酸丁酯和香茅醇的体积配比10：1的复合萃取剂与含苯酚废水按体积比为1：1混合，废水中总酚量为10000mg/L，萃取温度设置在30℃，pH调节至5，混合搅拌1h～1.5h后静置1h～1.5h，得萃取相和萃余相。经气相色谱仪检测所述萃余相中苯酚的含量为221mg/L，通过一次萃取后能脱除含酚废水中的97.79％的苯酚。
实施例3
将丁酸丁酯和香茅醇的体积配比10：1的复合萃取剂与含苯酚废水按体积比为1：1混合，废水中总酚量为10000mg/L，萃取温度设置在40℃，pH调节至5，混合搅拌1h～1.5h后静置1h～1.5h，得萃取相和萃余相。经气相色谱仪检测所述萃余相中苯酚的含量为240mg/L，通过一次萃取后能脱除含酚废水中的97.60％的苯酚。
实施例4
将丁酸丁酯和香茅醇的体积配比10：1的复合萃取剂与含对甲酚废水按体积比为1：1混合，废水中总酚量为10000mg/L，萃取温度设置在20℃，pH调节至5，混合搅拌1h～1.5h后静置1h～1.5h，得萃取相和萃余相。经气相色谱仪检测所述萃余相中苯酚的含量为80mg/L，通过一次萃取后能脱除含酚废水中的99.20％的间甲酚。
实施例5
将丁酸丁酯和香茅醇的体积配比10：1的复合萃取剂与含对甲酚废水按体积比为1：3混合，废水中总酚量为10000mg/L，萃取温度设置在20℃，pH调节至5，混合搅拌1h～1.5h后静置1h～1.5h，得萃取相和萃余相。经气相色谱仪检测所述萃余相中苯酚的含量为92mg/L，通过一次萃取后能脱除含酚废水中的99.08％的间甲酚。
实施例6
将丁酸丁酯和香茅醇的体积配比10：1的复合萃取剂与含对苯二酚废水按体积比为1：1混合，废水中总酚量为10000mg/L，萃取温度设置在20℃，pH调节至5，混合搅拌1h～1.5h后静置1h～1.5h，得萃取相和萃余相。经气相色谱仪检测所述萃余相中苯酚的含量为250mg/L，通过一次萃取后能脱除含酚废水中的97.5％的对苯二酚。
实施例7
将丁酸丁酯和香茅醇的体积配比8：1的复合萃取剂与含对苯二酚废水按体积比为1：1混合，废水中总酚量为10000mg/L，萃取温度设置在20℃，pH调节至5，混合搅拌1h～1.5h后静置1h～1.5h，得萃取相和萃余相。经气相色谱仪检测所述萃余相中苯酚的含量为262mg/L，通过一次萃取后能脱除含酚废水中的97.38％的对苯二酚。
实施例8
将丁酸丁酯和香茅醇的体积配比10：1的复合萃取剂与含苯酚、间甲酚对苯二酚废水按体积比为1：1混合，废水中总酚量为10000mg/L，其中单元酚(苯酚、间甲酚)和多元酚(间苯二酚)含量分别为7000mg/L(苯酚：3000mg/L、间甲酚：4000mg/L)和3000mg/L，萃取温度设置在20℃，pH调节至5，混合搅拌1h～1.5h后静置1h～1.5h，得萃取相和萃余相。经气相色谱仪检测所述萃余相中苯酚的含量为29mg/L，苯酚的含量为34mg/L，苯酚的含量为92mg/L，通过一次萃取后能脱除含酚废水中的99.10％的单元酚和96.93％的多元酚。
从以上实施例结果可知：采用本发明提供的复合萃取剂分离废水中酚类化合物效果优异。从实施例1，2和3可知适宜的低温利于萃取；从实施例4和5可知在一定条件下按稍低体积比萃取会取得相对高的分离率；从实施例6和7可知复合萃取剂中丁酸丁酯发挥的效能较优于香茅醇；从实施例8可知本发明采用的复合萃取剂有效针对了废水中多种酚类化合物竞争萃取的问题。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种分离含酚废水中酚类化合物的方法，其特征在于：依次包括下述步骤：
(1)废水预处理
去除含酚废水中的杂质，并调节含酚废水的PH值为5～6；
(2)萃取
将丁酸丁酯和香茅醇的体积配比为10～9：1的复合萃取剂与步骤(1)中处理过后的含酚废水按体积比1:1～4混合，在10～50℃温度下搅拌1h～2h后静置1h～2h得到萃取相和萃余相；
(3)分离
将步骤(2)中静置过后的溶液分离出下层萃余相和上层萃取相，用气相色谱法分析萃余相中含酚物质的含量；
(4)回收萃取剂
将步骤(3)中的萃取相进行减压蒸馏，得到脱酚萃取剂和粗粉产品，脱酚萃取剂循环用于萃取含高浓含酚废水；
(5)后处理
将步骤(3)中的萃余相进行普通蒸馏，得到达标排放废水。
2.根据权利要求1所述的一种分离含酚废水中酚类化合物的方法，其特征在于：步骤(1)中，具体为过滤含酚废水中的悬浮物和固体杂质；用氢氧化钠或硫酸调节pH值为5～6。
3.根据权利要求1所述的一种分离含酚废水中酚类化合物的方法，其特征在于：所述的萃取剂以丁酸丁酯为主体萃取剂，香茅醇为协同萃取剂。
4.根据权利要求1所述的一种分离含酚废水中酚类化合物的方法，其特征在于：所述的酚包括但不限于单元酚、苯酚、邻/间/对甲酚、多元酚、对苯二酚、间苯二酚。
5.根据权利要求1所述的一种分离含酚废水中酚类化合物的方法，其特征在于：所述的丁酸丁酯和香茅醇的混合液与含酚废水的体积比为1:1～3。
6.根据权利要求1所述的一种分离含酚废水中酚类化合物的方法，其特征在于：所述的萃取与搅拌温度20～40℃；搅拌时间1h～1.5h；萃取时间1h～1.5h。
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