CN107585820B

CN107585820B - 一种对含酚废水中多元酚具有高分配系数的萃取剂及萃取方法

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Publication number: CN107585820B
Application number: CN201710805299.1A
Authority: CN
Inventors: 杨思宇; 张银双; 谭扬通
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2020-11-24
Anticipated expiration: 2037-09-08
Also published as: CN107585820A

Abstract

本发明属于污水处理技术领域，公开了一种对含酚废水中多元酚具有高分配系数的萃取剂及萃取方法。所述方法为：以甲基正丙基甲酮为主体萃取剂，叔戊醇为协同萃取剂，其中甲基正丙基甲酮体积分数为30％～99％，叔戊醇体积分数为1％～70％，得到复合萃取剂；然后将含酚废水用该复合萃取剂进行多级逆流萃取，得到萃取相和萃余相。本发明的复合萃取剂对含酚废水中的多元酚脱除效率大大提高，沸点低，回收能耗低。复合萃取剂的体积配比范围宽，工业操作简单，在实际工业运用中具有良好的前景。

Description

一种对含酚废水中多元酚具有高分配系数的萃取剂及萃取方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种对含酚废水中多元酚具有高分配系数的萃取剂和萃取方法。

背景技术

固定床煤气化过程在冷却和洗涤等工艺中产生的大量含酚废水，其毒性较强，单元酚、多元酚含量高，不仅难以生化处理，且会抑制生物活性。当前含酚废水处理的主要方法为萃取法。采用先脱除酸气和氨，将废水pH降低到7-8，然后进行溶剂萃取，工业上已经成功运行的装置中使用的萃取剂有二异丙醚和甲基异丁基甲酮。甲基异丁基甲酮对酚的萃取效果优于二异丙醚，然而其对毒性较强的多元酚的分配系数还是较低，使得生化处理过程难以平稳运行，不能达到后续近零排放流程的节点控制指标。因此亟需开发一种对含酚废水中多元酚具有高分配系数的萃取剂，显著提高多元酚的脱除率，维持生化处理平稳运行。

发明内容

为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种对含酚废水中多元酚具有高分配系数的萃取剂。

本发明的另一目的在于提供一种采用上述萃取剂对含酚废水进行萃取的方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种对含酚废水中多元酚具有高分配系数的萃取剂，所述萃取剂由主体萃取剂甲基正丙基甲酮和协同萃取剂叔戊醇(2-甲基-2-丁醇)组成。

所述萃取剂中甲基正丙基甲酮的体积分数为30％～99％，叔戊醇的体积分数为1％～70％。

优选地，所述萃取剂中甲基正丙基甲酮的体积分数为55％～70％，叔戊醇的体积分数为30％～45％。

一种采用上述萃取剂对含酚废水进行萃取的方法，包括如下步骤：

以甲基正丙基甲酮为主体萃取剂，叔戊醇为协同萃取剂，其中甲基正丙基甲酮体积分数为30％～99％，叔戊醇体积分数为1％～70％，得到复合萃取剂；然后将含酚废水用该复合萃取剂进行多级逆流萃取，得到萃取相和萃余相。

所述多级逆流萃取的温度为25～80℃。

优选地，所述含酚废水是指多元酚含量不低于1600mg/L的含酚废水；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3000～25000mg/L。

所述含酚废水为含酚煤化工废水。

优选地，所述含酚废水中多元酚含量为1600～13000mg/L，单元酚含量为1400～12000mg/L。

所述复合萃取剂与含酚废水的体积比为1：(2～7)，优选为1:(4～5)。

优选地，所述的多级逆流萃取是指在pH为7～8的条件下进行的萃取。

优选地，所述多级逆流萃取过程中，混合时间为30min，静置时间为15min。

优选地，所述多级逆流萃取级数为1～4级。

上述采用复合萃取剂对含酚废水进行萃取前，还包括对含酚废水进行脱尘、脱油、脱酸脱氨预处理的过程。

上述采用复合萃取剂对含酚废水进行萃取后，还包括萃余相进入溶剂汽提塔汽提回收萃取剂后，净水送入生化处理；萃取相进入精馏塔精馏回收粗酚和萃取剂，回收后的萃取剂循环使用。

本发明的原理为：多元酚较单元酚分配系数低是因为在水溶液中多元酚与水分子间的氢键较强，所以难以萃取。而萃取剂与酚之间形成强的氢键，可以提高对含酚废水中酚的分配系数。尽管如此，但是并不是所有的萃取剂都能对含酚废水中酚获得较好的萃取效果。如：甲基异丁基甲酮，虽然甲基异丁基甲酮可以和多元酚形成氢键，但甲基异丁基甲酮分子支链上的甲基会对氢键产生空间障碍，使得氢键降低；碳链较长的酮分子，因碳骨架对官能团的屏蔽作用使得与酚间的氢键降低；而碳链较短的酮分子，因极性太强，使得其在水中的溶解度太大，同样对含酚废水中酚的萃取效果有影响。我们通过模型计算和实验验证，发现甲基正丙基甲酮为我们选择的对象。叔戊醇和甲基正丙基甲酮的物性接近，且能够显著增加甲基正丙基甲酮对酚的分配系数，所以确定为协同萃取剂。实验结果发现叔戊醇在适宜的体积范围内，复合萃取剂对含酚废水中多元酚的脱除效果显著提高，进一步通过反复实验测试，确定了甲基正丙基甲酮和叔戊醇在适宜的体积配比下，能够显著的提高多元酚的脱除效果。混合萃取剂中甲基正丙基甲酮为主体萃取剂，叔戊醇为协同萃取剂。

本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：

(1)复合萃取剂中甲基正丙基甲酮体积分数在30％～99％时，其对含酚废水中多元酚的脱除效果都将优于甲基异丁基甲酮，为后续的生化处理提供更好的环境；且复合萃取剂配比范围宽，工业易于操作；

(2)本发明的复合萃取剂中甲基正丙基甲酮最适宜体积分数为55％～70％，在此体积分数下，复合萃取剂对废水中单元酚、多元酚都具有很好的萃取效果并且对多元酚具有高分配系数；在实际工业运行中，易于控制；

(3)本发明的复合萃取剂中甲基正丙基甲酮和叔戊醇的沸点低且沸点相近，萃取剂易于回收。

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：

总酚的含量根据HJ502-2009中规定的溴化容量法(不同的是不进行预蒸馏的步骤)进行测定；单元酚的含量根据HJ502-2009中规定的预蒸馏后溴化容量法进行测定；多元酚的含量为总酚的含量减去单元酚的含量。

实施例1

按体积比将50％的甲基正丙基甲酮与50％的叔戊醇配制成复合萃取剂；将总酚含量为3000mg/L，其中单元酚含量为1400mg/L，多元酚含量为1600mg/L的含酚废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述复合萃取剂与含酚废水按体积比1：5在两个分液漏斗中进行二级逆流萃取，其中混合30min，静置15min，得到萃取相和萃余相。

经检测所述萃余相中总酚含量为108mg/L，其中单元酚和多元酚的含量分别为18mg/L和90mg/L。

实施例2

按体积比将60％的甲基正丙基甲酮与40％的叔戊醇配制成复合萃取剂；将总酚含量为15000mg/L，其中单元酚含量为7000mg/L，多元酚含量为8000mg/L的含酚废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述复合萃取剂与含酚废水按体积比1：4在三个分液漏斗中进行三级逆流萃取，其中混合30min，静置15min，得到萃取相和萃余相。

经检测所述萃余相中总酚含量为56mg/L，其中单元酚和多元酚的含量分别为8mg/L和48mg/L。

实施例3

按体积比将70％的甲基正丙基甲酮与30％的叔戊醇配制成复合萃取剂；将总酚含量为15000mg/L，其中单元酚含量为7000mg/L，多元酚含量为8000mg/L的含酚废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述复合萃取剂与含酚废水按体积比1：5在三个分液漏斗中进行三级逆流萃取，其中混合30min，静置15min，得到萃取相和萃余相。

经检测所述萃余相中总酚含量为64mg/L，其中单元酚和多元酚的含量分别为10mg/L和54mg/L。

实施例4

按体积比将50％的甲基正丙基甲酮与50％的叔戊醇配制成复合萃取剂；将总酚含量为25000mg/L，其中单元酚含量为12000mg/L，多元酚含量为13000mg/L的含酚废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述复合萃取剂与含酚废水按体积比1：4在四个分液漏斗中进行四级逆流萃取，其中混合30min，静置15min，得到萃取相和萃余相。

经检测所述萃余相中总酚含量为76mg/L，其中单元酚和多元酚的含量分别为8mg/L和68mg/L。

实施例5

按体积比将60％的甲基正丙基甲酮与40％的叔戊醇配制成复合萃取剂；将总酚含量为25000mg/L，其中单元酚含量为12000mg/L，多元酚含量为13000mg/L的含酚废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述复合萃取剂与含酚废水按体积比1：5在四个分液漏斗中进行四级逆流萃取，其中混合30min，静置15min，得到萃取相和萃余相。

经检测所述萃余相中总酚含量为92mg/L，其中单元酚和多元酚的含量分别为12mg/L和80mg/L。

实施例6

按体积比将30％的甲基正丙基甲酮与70％的叔戊醇配制成复合萃取剂；将总酚含量为6000mg/L，其中单元酚含量为3500mg/L，多元酚含量为2500mg/L的含酚废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述复合萃取剂与含酚废水按体积比1：4在二个分液漏斗中进行二级逆流萃取，其中混合30min，静置15min，得到萃取相和萃余相。

经检测所述萃余相中总酚含量为170mg/L，其中单元酚和多元酚的含量分别为30mg/L和140mg/L。

实施例7

按体积比将40％的甲基正丙基甲酮与60％的叔戊醇配制成复合萃取剂；将总酚含量为6000mg/L，其中单元酚含量为3500mg/L，多元酚含量为2500mg/L的含酚废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述复合萃取剂与含酚废水按体积比1：4在二个分液漏斗中进行二级逆流萃取，其中混合30min，静置15min，得到萃取相和萃余相。

经检测所述萃余相中总酚含量为140mg/L，其中单元酚和多元酚的含量分别为25mg/L和115mg/L。

实施例8

按体积比将50％的甲基正丙基甲酮与50％的叔戊醇配制成复合萃取剂；将总酚含量为6000mg/L，其中单元酚含量为3500mg/L，多元酚含量为2500mg/L的含酚废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述复合萃取剂与含酚废水按体积比1：4在两个分液漏斗中进行二级逆流萃取，其中混合30min，静置15min，得到萃取相和萃余相。

经检测所述萃余相中总酚含量为122mg/L，其中单元酚和多元酚的含量分别为21mg/L和101mg/L。

实施例9

按体积比将60％的甲基正丙基甲酮与40％的叔戊醇配制成复合萃取剂；将总酚含量为6000mg/L，其中单元酚含量为3500mg/L，多元酚含量为2500mg/L的含酚废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述复合萃取剂与含酚废水按体积比1：4在两个分液漏斗中进行二级逆流萃取，其中混合30min，静置15min，得到萃取相和萃余相。

经检测所述萃余相中总酚含量为125mg/L，其中单元酚和多元酚的含量分别为20mg/L和105mg/L。

实施例10

按体积比将70％的甲基正丙基甲酮与30％的叔戊醇配制成复合萃取剂；将总酚含量为6000mg/L，其中单元酚含量为3500mg/L，多元酚含量为2500mg/L的含酚废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述复合萃取剂与含酚废水按体积比1：4在两个分液漏斗中进行二级逆流萃取，其中混合30min，静置15min，得到萃取相和萃余相。

经检测所述萃余相中总酚含量为124mg/L，其中单元酚和多元酚的含量分别为25mg/L和99mg/L。

实施例11

按体积比将80％的甲基正丙基甲酮与20％的叔戊醇配制成复合萃取剂；将总酚含量为6000mg/L，其中单元酚含量为3500mg/L，多元酚含量为2500mg/L的含酚废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述复合萃取剂与含酚废水按体积比1：4在二个分液漏斗中进行二级逆流萃取，其中混合30min，静置15min，得到萃取相和萃余相。

实施例12

按体积比将90％的甲基正丙基甲酮与10％的叔戊醇配制成复合萃取剂；将总酚含量为6000mg/L，其中单元酚含量为3500mg/L，多元酚含量为2500mg/L的含酚废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将上述复合萃取剂与含酚废水按体积比1：4在二个分液漏斗中进行二级逆流萃取，其中混合30min，静置15min，得到萃取相和萃余相。

经检测所述萃余相中总酚含量为180mg/L，其中单元酚和多元酚的含量分别为35mg/L和145mg/L。

对比例1

将总酚含量为6000mg/L，其中单元酚含量为3500mg/L，多元酚含量为2500mg/L的含酚废水温度控制在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1：4在二个分液漏斗中进行二级逆流萃取，其中混合30min，静置15min，得到萃取相和萃余相。

经检测所述萃余相中总酚含量为252mg/L，其中单元酚和多元酚的含量分别为77mg/L和175mg/L。

对比例2

将总酚含量为6000mg/L，其中单元酚含量为3500mg/L，多元酚含量为2500mg/L的含酚废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7；然后将甲基正丙基甲酮与含酚废水按体积比1：4在二个分液漏斗中进行二级逆流萃取，其中混合30min，静置15min，得到萃取相和萃余相。

经检测所述萃余相中总酚含量为229mg/L，其中单元酚和多元酚的含量分别为39mg/L和190mg/L。

比较实施例6-12和对比例1和对比例2，我们发现，复合萃取剂中甲基正丙基甲酮体积分数在30％～99％时，复合萃取剂的萃取性能都较甲基异丁基甲酮和甲基正丙基甲酮的好，且当甲基正丙基甲酮体积分数为55％～70％，复合萃取剂的萃取性能最佳。实施例8与对比例1和对比例2比较，我们发现，通过两级萃取，复合萃取剂可将总酚为6000mg/L的含酚废水降低至122mg/L。由此，本发明的复合萃取剂的可实施体积配比范围宽，工业上操作容易，脱酚效率高，沸点接近，回收容易。显示出了本发明的复合萃取剂极具工业应用前景。实施例1-5中的复合萃取剂配比为本发明确定的最优配比，表现出优异的脱酚性能。我们发现，本发明复合萃取剂对低浓度和高浓度的含酚废水都具有十分好的萃取效果，工业应用范围广。

本发明采用复合萃取剂对含酚废水进行萃取前，还包括对含酚废水进行脱尘、脱油、脱酸脱氨预处理的过程。采用复合萃取剂对含酚废水进行萃取后，还包括萃余相进入溶剂汽提塔汽提回收萃取剂后，净水送入生化处理；萃取相进入精馏塔精馏回收粗酚和萃取剂，回收后的萃取剂循环使用。

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

1.一种对含酚废水中多元酚具有高分配系数的萃取剂，其特征在于：由主体萃取剂甲基正丙基甲酮和协同萃取剂叔戊醇组成；所述萃取剂中甲基正丙基甲酮的体积分数30% ~99%，叔戊醇的体积分数为1% ~ 70%。

2.根据权利要求1所述对含酚废水中多元酚具有高分配系数的萃取剂，其特征在于：所述萃取剂中甲基正丙基甲酮的体积分数55% ~ 70%，叔戊醇的体积分数为30% ~ 45%。

3.一种采用权利要求1~2任一项所述的萃取剂对含酚废水进行萃取的方法，其特征在于包括如下步骤：

以甲基正丙基甲酮为主体萃取剂，叔戊醇为协同萃取剂，其中甲基正丙基甲酮体积分数为30% ~ 99%，叔戊醇体积分数为1% ~ 70%，得到复合萃取剂；然后将含酚废水用该复合萃取剂进行多级逆流萃取，得到萃取相和萃余相。

4.根据权利要求3所述的一种对含酚废水进行萃取的方法，其特征在于：所述含酚废水是指多元酚含量不低于1600mg/L，总酚含量为3000 ~ 25000mg/L。

5.根据权利要求4所述的一种对含酚废水进行萃取的方法，其特征在于：所述的含酚废水中多元酚含量为1600 ~ 13000mg/L，单元酚含量为1400 ~ 12000mg/L。

6.根据权利要求3所述的一种对含酚废水进行萃取的方法，其特征在于：所述多级逆流萃取是指在pH为7 ~ 8的条件下进行的萃取。

7.根据权利要求3所述的一种对含酚废水进行萃取的方法，其特征在于：所述复合萃取剂与含酚废水的体积比为1：（2 ~ 7）；所述多级逆流萃取的温度为25 ~ 80℃。

8.根据权利要求3所述的一种对含酚废水进行萃取的方法，其特征在于：所述萃取的级数为2 ~ 4级。

9.根据权利要求3所述的一种对含酚废水进行萃取的方法，其特征在于：采用复合萃取剂对含酚废水进行萃取前，还包括对含酚废水进行脱尘脱油、脱酸脱氨预处理的过程；采用复合萃取剂对含酚废水进行萃取后，还包括萃余相进入溶剂汽提塔汽提回收萃取剂后，净水送入生化处理；萃取相进入精馏塔精馏回收粗酚和萃取剂，回收后的萃取剂循环使用的过程。