CN110526325B - 一种基于二异丙醚的高浓度含酚废水萃取剂及萃取方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水处理技术领域，公开了一种基于二异丙醚的高浓度含酚废水萃取剂及萃取方法。所述萃取剂由体积分数为1％～99％的二异丙醚和体积分数为1％～99％的正戊醇组成。所述萃取方法为：利用所述萃取剂，对高浓含酚废水中多元酚进行多级逆流萃取，并通过汽提萃余相和精馏萃取相来回收萃取剂。相对于单一萃取剂二异丙醚，本发明的协同萃取剂对酚类物质特别是多元酚萃取效果显著。

Description

一种基于二异丙醚的高浓度含酚废水萃取剂及萃取方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种基于二异丙醚的高浓度含酚废水萃取剂及萃取方法。

背景技术

高浓含酚废水主要来源于煤气化、煤提质制兰炭、煤焦油加氢、煤低温干馏等过程。某厂兰炭废水COD总量为35000-40000mg/L，总酚含量16000mg/L，其中单元酚含量6000mg/L左右，多元酚含量10000mg/L左右。酚类物质难降解、毒性大，直接排放会给环境造成极大的破坏，且对后续生化处理过程的微生物有毒害作用，降低废水的可生化性。综上，高浓含酚废水的高含酚量以及对环境和生态的高污染性，使得目前工业上多对其中的酚类物质进行资源化回收。

溶剂萃取法是高浓含酚废水资源化回收酚类物质的主要方法。二异丙醚是目前工业上普遍使用的一种萃取剂，该萃取剂在水中溶解度小、易回收、且回收能耗小，但其最大不足之处在于脱酚效率低，特别是对多元酚。因此亟需开发一种具有高脱除率的新型萃取剂。

发明内容

为了解决现有萃取剂二异丙醚的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种基于二异丙醚的高浓度含酚废水萃取剂。

本发明的另一目的在于提供一种采用上述基于二异丙醚的高浓度含酚废水萃取剂对高浓度含酚废水进行萃取的方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于二异丙醚的高浓度含酚废水萃取剂，由体积分数为1％～99％的二异丙醚和体积分数为1％～99％的正戊醇组成。

优选的，所述二异丙醚的体积分数为30％～50％。

优选的，所述正戊醇的体积分数为50％～70％。

一种采用上述萃取剂对高浓度含酚废水进行萃取的方法，包括如下步骤：

取所述萃取剂对高浓度含酚废水进行多级逆流萃取，得到萃取相和萃余相。

优选的，所述高浓度含酚废水的酚含量为2000～10000mg/L。

优选的，所述高浓度含酚废水的来源为含酚煤化工废水。

优选的，所述萃取剂和高浓度含酚废水的体积比为1:2～7。

优选的，所述多级逆流萃取在中性或酸性条件下进行，更有选的在pH＝5～7的条件下进行。

优选的，所述多级逆流萃取的过程中，混合搅拌时间为15～90min，静置时间为15～120min。

优选的，所述多级逆流萃取的温度为25℃～70℃。

优选的，所述多级逆流萃取的级数为2～8级。

优选的，采用所述萃取剂对高浓度含酚废水进行萃取后，得到萃取相和萃余相，萃取相进入酚塔精馏分离粗酚和萃取剂，回收后的萃取剂循环使用；萃余相进入水塔汽提回收稀酚水中溶解或夹带的少量萃取剂，净水送入生化处理单元。

本发明的原理如下：

协同萃取剂是两种或两种以上萃取剂组成的混合萃取剂，其萃取率显著大于单独使用其中一种萃取剂的萃取率。多元酚较单元酚难萃取是因为废水中多元酚与水分子间的氢键较强。提高萃取剂与多元酚之间的氢键，可以降低萃多元酚的难度。本发明的协同萃取剂中，主体萃取剂二异丙醚的醚基作为氢键的受体，稀释剂正戊醇的羟基作为氢键的供体，两者形成分子间氢键，可显著提高对多元酚的萃取效果。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

(1)本发明的协同萃取剂，对酚类物质包括单元酚和多元酚都具有较高的分配系数，脱酚效果特别是脱多元酚效果显著优于单一萃取剂二异丙醚。

(2)本发明的协同萃取剂，继承了二异丙醚在水中溶解度小的特点，具有较低的溶剂回收耗能。

(3)本发明的协同萃取剂最优配比为：二异丙醚的体积分数为30％～50％，正戊醇的体积分数为50％～70％。该协同萃取剂最优体积配比范围广，在实际工业运行中，操作弹性范围大，易于控制。

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，但本发明不限于此。

以下实施例中的酚含量通过以下方法测定：

总酚含量采用HJ502-2009溴化容量法(不进行预蒸馏)测定；单元酚含量采用HJ502-2009蒸馏后溴化容量法测定。多元酚含量采用气相色谱法测定，色谱柱为30m×0.32mm×0.25μm的DB-5MS毛细管柱，检测器为氢火焰离子化检测器。操作条件如下：进样器温度为270℃，检测器温度为230℃，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。采用内标法定量测定，内标物为正辛醇。

实施例1

待处理的高浓含酚煤化工模拟废水，其总酚含量6500mg/L，单元酚含量4000mg/L，多元酚含量2500mg/L。采用萃取串级实验方法进行3级逆流萃取，其中萃取剂为协同萃取剂(体积分数为50％的二异丙醚+体积分数为50％的正戊醇)，混合搅拌90min，静置120min，萃取温度为60℃，萃取pH值为7，萃取剂与含酚废水的体积比为1:5.5。

萃取后的稀酚水总酚含量小于200mg/L，其中单元酚小于0mg/L，多元酚小于200mg/L；总酚、单元酚和多元酚脱除率分别达到96.9％，100％，92.0％。

实施例2

待处理的高浓含酚煤化工模拟废水，其总酚含量6000mg/L，单元酚含量2000mg/L，多元酚含量4000mg/L。采用萃取串级实验方法进行5级逆流萃取，其中萃取剂为协同萃取剂(体积分数为10％的二异丙醚+体积分数为90％的正戊醇)，混合搅拌30min，静置90min，萃取温度为60℃，萃取pH值为5，萃取剂与含酚废水的体积比为1:2。

萃取后的稀酚水总酚含量0mg/L，其中单元酚0mg/L，多元酚0mg/L；总酚、单元酚和多元酚脱除率分别达到100％，100％，100％。

实施例3

待处理的高浓含酚煤化工模拟废水，其总酚含量12000mg/L，单元酚含量6000mg/L，多元酚含量6000mg/L。采用萃取串级实验方法进行6级逆流萃取，其中萃取剂为协同萃取剂(体积分数为40％的二异丙醚+体积分数为60％的正戊醇)，混合搅拌50min，静置50min，萃取温度为60℃，萃取pH值为6，萃取剂与含酚废水的体积比为1:6。

萃取后的稀酚水总酚含量小于60mg/L，其中单元酚0mg/L，多元酚小于60mg/L；总酚、单元酚和多元酚脱除率分别达到99.5％，100％，99.0％。

实施例4

待处理的高浓含酚煤化工模拟废水，其总酚含量13000mg/L，单元酚含量5000mg/L，多元酚含量9000mg/L。采用萃取串级实验方法进行7级逆流萃取，其中萃取剂为协同萃取剂(体积分数为20％的二异丙醚+体积分数为80％的正戊醇)，混合搅拌60min，静置75min，萃取温度为60℃，萃取pH值为6，萃取剂与含酚废水的体积比为1:3。

萃取后的稀酚水总酚含量0mg/L，其中单元酚0mg/L，多元酚小于0mg/L；总酚、单元酚和多元酚脱除率分别达到100％，100％，100％。

实施例5

待处理的高浓含酚煤化工模拟废水，其总酚含量10500mg/L，单元酚含量8000mg/L，多元酚含量2500mg/L。采用萃取串级实验方法进行4级逆流萃取，其中萃取剂为协同萃取剂(体积分数为30％的二异丙醚+体积分数为70％的正戊醇)，混合搅拌75min，静置100min，萃取温度为60℃，萃取pH值为7，萃取剂与含酚废水的体积比为1:5.5。

萃取后的稀酚水总酚含量小于100mg/L，其中单元酚0mg/L，多元酚小于100mg/L；总酚、单元酚和多元酚脱除率分别达到99.0％，100％，96.0％。

实施例6

待处理的高浓含酚煤化工模拟废水，其总酚含量8500mg/L，单元酚含量6000mg/L，多元酚含量2500mg/L。采用萃取串级实验方法进行2级逆流萃取，其中萃取剂为协同萃取剂(体积分数为50％的二异丙醚+体积分数为50％的正戊醇)，混合搅拌60min，静置120min，萃取温度为60℃，萃取pH值为7，萃取剂与含酚废水的体积比为1:4。

萃取后的稀酚水总酚含量小于260mg/L，其中单元酚小于20mg/L，多元酚小于240mg/L；总酚、单元酚和多元酚脱除率分别达到96.9％，99.7％，90.4％。

实施例7

待处理的高浓含酚煤化工模拟废水，其总酚含量12000mg/L，单元酚含量4000mg/L，多元酚含量8000mg/L。采用萃取串级实验方法进行3级逆流萃取，其中萃取剂为协同萃取剂(体积分数为60％的二异丙醚+体积分数为40％的正戊醇)，混合搅拌90min，静置30min，萃取温度为60℃，萃取pH值为5，萃取剂与含酚废水的体积比为1:7。

萃取后的稀酚水总酚含量小于1080mg/L，其中单元酚小于30mg/L，多元酚小于1050mg/L；总酚、单元酚和多元酚脱除率分别达到91.0％，99.3％，86.9％。

实施例8

待处理的高浓含酚煤化工模拟废水，其总酚含量16000mg/L，单元酚含量8000mg/L，多元酚含量8000mg/L。采用萃取串级实验方法进行8级逆流萃取，其中萃取剂为协同萃取剂(体积分数为50％的二异丙醚+体积分数为50％的正戊醇)，混合搅拌20min，静置20min，萃取温度为60℃，萃取pH值为6，萃取剂与含酚废水的体积比为1:4。

萃取后的稀酚水总酚含量0mg/L，其中单元酚0mg/L，多元酚小于0mg/L；总酚、单元酚和多元酚脱除率分别达到100％，100％，100％。

对比例1

待处理的高浓含酚煤化工模拟废水，其总酚含量6500mg/L，单元酚含量4000mg/L，多元酚含量2500mg/L。采用萃取串级实验方法进行3级逆流萃取，其中萃取剂为二异丙醚，混合搅拌90min，静置120min，萃取温度为60℃，萃取pH值为7，萃取剂与含酚废水的体积比为1:5.5。

萃取后的稀酚水总酚含量小于1900mg/L，其中单元酚50mg/L，多元酚小于1850mg/L；总酚、单元酚和多元酚脱除率分别达到70.8％，98.8％，26.0％。

对比例2

待处理的高浓含酚煤化工模拟废水，其总酚含量6500mg/L，单元酚含量4000mg/L，多元酚含量2500mg/L。采用萃取串级实验方法进行3级逆流萃取，其中萃取剂为协同萃取剂(体积分数为50％的二异丙醚+体积分数为50％的正己醇)，混合搅拌90min，静置120min，萃取温度为60℃，萃取pH值为7，萃取剂与含酚废水的体积比为1:5.5。

萃取后的稀酚水总酚含量小于350mg/L，其中单元酚0mg/L，多元酚小于350mg/L；总酚、单元酚和多元酚脱除率分别达到94.6％，100％，86.0％。

对比例3

待处理的高浓含酚煤化工模拟废水，其总酚含量6500mg/L，单元酚含量4000mg/L，多元酚含量2500mg/L。采用萃取串级实验方法进行3级逆流萃取，其中萃取剂为协同萃取剂(体积分数为50％的二异丙醚+体积分数为50％的异丁醇)，混合搅拌90min，静置120min，萃取温度为60℃，萃取pH值为7，萃取剂与含酚废水的体积比为1:5.5。

萃取后的稀酚水总酚含量小于430mg/L，其中单元酚0mg/L，多元酚小于430mg/L；总酚、单元酚和多元酚脱除率分别达到93.4％，100％，82.8％。

对比实施例1和对比例1～3，我们发现，相对于工业上普遍使用的萃取剂二异丙醚和与其他醇类溶剂组合而成的协同萃取剂，本发明的协同萃取剂对酚类物质特别是多元酚萃取效果显著。

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 (6)

1.一种基于二异丙醚的高浓度含酚废水萃取剂对高浓度含酚废水进行萃取的方法，其特征在于，包括如下步骤：所述萃取剂由二异丙醚和正戊醇组成；所述二异丙醚的体积分数为30％～50％；所述正戊醇的体积分数为50％～70％；

取所述萃取剂对高浓度含酚废水进行多级逆流萃取，得到萃取相和萃余相；所述多级逆流萃取的级数为2～8级；

采用所述萃取剂对高浓度含酚废水进行萃取后，得到萃取相和萃余相，萃取相进入酚塔精馏分离粗酚和萃取剂，回收后的萃取剂循环使用；萃余相进入水塔汽提回收稀酚水中溶解或夹带的少量萃取剂，净水送入生化处理单元。

2.根据权利要求1所述一种基于二异丙醚的高浓度含酚废水萃取剂对高浓度含酚废水进行萃取的方法，其特征在于，所述高浓度含酚废水的酚含量为2000～10000mg/L。

3.根据权利要求1所述一种基于二异丙醚的高浓度含酚废水萃取剂对高浓度含酚废水进行萃取的方法，其特征在于，所述萃取剂和高浓度含酚废水的体积比为1:2～7。

4.根据权利要求1所述一种基于二异丙醚的高浓度含酚废水萃取剂对高浓度含酚废水进行萃取的方法，其特征在于，所述多级逆流萃取在中性或酸性条件下进行。

5.根据权利要求1所述一种基于二异丙醚的高浓度含酚废水萃取剂对高浓度含酚废水进行萃取的方法，其特征在于，所述多级逆流萃取的过程中，混合搅拌时间为15～90min，静置时间为15～120min。

6.根据权利要求1所述一种基于二异丙醚的高浓度含酚废水萃取剂对高浓度含酚废水进行萃取的方法，其特征在于，所述多级逆流萃取的温度为25℃～70℃。