申請(qǐng)日2015.09.16
公開(kāi)(公告)日2017.03.29
IPC分類號(hào)C02F1/26; C02F101/34
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高效脫酚萃取劑及在含酚廢水中的應(yīng)用。該萃取劑，其活性成分包括磷酸三丁酯，還可包括中油以及胺類化合物。本發(fā)明選擇磷酸三丁酯、中油和胺類化合物的混合物作為萃取劑。絡(luò)合萃取脫酚方法由于其特殊的絡(luò)合萃取機(jī)理，其分配系數(shù)較高，萃取能力強(qiáng)，且絡(luò)合萃取劑經(jīng)堿液反萃取后具有重復(fù)使用的優(yōu)勢(shì)，堿液富集分離回收廢水中有價(jià)物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)酚類的高效處理與資源化回收。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種萃取劑，其活性成分包括磷酸三丁酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃取劑，其特征在于：所述萃取劑還包括中油;
所述中油具體為煤焦油蒸餾所得170-260℃的餾分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的萃取劑，其特征在于：所述萃取劑由所述磷酸三丁酯和中油組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的萃取劑，其特征在于：所述磷酸三丁酯和中油的體積比為1:1-1:6，優(yōu)選1:1-1:3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的萃取劑，其特征在于：所述萃取劑還包括胺類化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的萃取劑，其特征在于：所述萃取劑由磷酸三丁酯、中油和胺類化合物組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的萃取劑，其特征在于：所述胺類化合物選自叔胺類化合物和季銨鹽中的至少一種;
其中，所述叔胺類化合物為三丙胺或三辛胺;
所述季銨鹽為四甲基氯化銨或四乙基氯化銨;
所述磷酸三丁酯與所述中油的體積比具體為1:1-1:3，優(yōu)選為1:1-1:2;
所述中油與所述胺類化合物的體積比具體為1:0.1-1:0.7，優(yōu)選為1:0.3-1:0.7。
8.權(quán)利要求1-7中任一所述萃取劑在萃取酚類化合物中的應(yīng)用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于：所述酚類化合物為含有酚類化合物的廢水，具體為總酚在5000mg/L以上的廢水。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的應(yīng)用，其特征在于：所述萃取步驟中，萃取的溫度為20-80℃;
萃取的時(shí)間為5min-60min;
萃取的pH值為2-8，具體為2-3或2-4;
所述萃取劑與所述廢水的體積比為1:1-5，具體為1:1。
說(shuō)明書(shū)
一種高效脫酚萃取劑及其在含酚廢水中的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于煤化工廢水處理領(lǐng)域，涉及一種高效脫酚萃取劑及在含酚廢水中的應(yīng)用。
背景技術(shù)
在我國(guó)煤化工大規(guī)模發(fā)展的同時(shí)卻產(chǎn)生了大量的高濃度難以降解的有毒有害的含酚廢水，該廢水水質(zhì)復(fù)雜，含有高濃度酚類、氨氮、石油類、氰化物、SS及雜環(huán)化合物等。尤其是其中的酚是一種原型質(zhì)毒物，對(duì)各種生物個(gè)體都有毒害作用，而且酚類物質(zhì)對(duì)水體水源、水生生物、農(nóng)作物也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，是美國(guó)環(huán)保署(EPA)列出的129中優(yōu)先控制的污染物之一，在我國(guó)，含酚廢水在水污染控制中也被列為重點(diǎn)解決的有害廢水之一。其中我國(guó)環(huán)保法規(guī)規(guī)定工業(yè)污水的揮發(fā)酚一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)為0.5mg/L;生活飲用水的揮發(fā)酚含量須小于0.002mg/L。所以針對(duì)含酚廢水需采取切實(shí)可行的方法，降低含酚廢水中的酚類含量，減少其對(duì)環(huán)境造成污染，從而實(shí)現(xiàn)廢水的無(wú)害化和資源化。
目前針對(duì)含酚廢水的脫酚方法有溶劑萃取脫酚法、水蒸氣脫酚法和吸附脫酚法等。其中水蒸氣脫酚難以降低廢水中的難揮發(fā)酚的含量;吸附脫酚難以實(shí)現(xiàn)對(duì)酚的特定吸附，且容易造成吸附飽和以及再生困難等問(wèn)題。因此，目前工業(yè)上對(duì)含酚廢水的處理主要采用溶劑萃取法，且目前工業(yè)上常用的萃取劑有二異丙醚、甲基異丁基甲酮，但由于醚沸點(diǎn)低、蒸汽壓高、存在揮發(fā)損失大，對(duì)難揮發(fā)酚的萃取率低的問(wèn)題;而酮?jiǎng)t存在溶解損失大，且價(jià)格昂貴的問(wèn)題，從而在一定程度上限制了醚和酮在工業(yè)上的發(fā)展。
針對(duì)目前在含酚廢水脫酚過(guò)程中存在的萃取劑的問(wèn)題，研究者對(duì)目前正在開(kāi)發(fā)及使用的萃取劑進(jìn)行了研究。
(1)CN1450006A公開(kāi)的廢水脫酚方法中同時(shí)采用兩類萃取劑，其中萃取劑Ⅰ以高碳醇作為萃取劑;萃取劑Ⅱ由磷酸酯及煤油混合得到，該萃取劑存在萃取及反萃取流程復(fù)雜、難揮發(fā)酚萃取率低且反萃取損失大等問(wèn)題。
(2)CN1683475A公開(kāi)的煉廠堿渣絡(luò)合萃取脫酚方法中采用兩類萃取劑，其中萃取劑Ⅰ由磷酸三丁酯、C4-C7雜醇和甲苯、乙苯或二甲苯混合得到;萃取劑Ⅱ由C8-C12飽和烴、C4-C7雜醇和甲苯、乙苯或二甲苯混合得到。該萃取劑存在制備過(guò)程復(fù)雜、萃取及反萃取流程復(fù)雜、難揮發(fā)酚萃取率低且反萃取損失大的問(wèn)題。
(3)CN103496812A、CN103496757A、CN103466873A、CN103466874A公開(kāi)的高濃度酚氨廢水處理方法中采用醋酸正丁酯作為萃取劑，該萃取劑存在對(duì)難揮發(fā)酚萃取率低，反萃取能耗高的問(wèn)題。
(4)CN104276618A公開(kāi)的煤化工廢水脫酚方法中采用的萃取劑由乙酸仲丁酯、苯乙醚及冠醚類化合物組成，該萃取劑存在價(jià)格昂貴及萃取損失嚴(yán)重的問(wèn)題。
針對(duì)目前正在開(kāi)發(fā)及使用的萃取劑所存在的諸多缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)新型高效的含酚廢水脫酚萃取劑則成為該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)，也是本發(fā)明得以完成的動(dòng)力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高效脫酚萃取劑及在含酚廢水中的應(yīng)用。
本發(fā)明提供的萃取劑，其活性成分包括磷酸三丁酯。
該萃取劑亦可為只由磷酸三丁酯組成的單組分體系。
當(dāng)所述萃取劑為磷酸三丁酯時(shí)，其對(duì)于酚類化合物尤其是難揮發(fā)酚的萃取率要高于現(xiàn)有技術(shù)中的二異丙醚的萃取率。
上述萃取劑中的活性成分還可包括中油。
所述中油具體為煤焦油蒸餾所得170-260℃的餾分。
當(dāng)進(jìn)一步向磷酸三丁酯中加入中油時(shí)，能夠在保證對(duì)酚萃取率的同時(shí)縮短分層時(shí)間及減少萃取成本。
該萃取劑也可為只由所述磷酸三丁酯和中油組成的雙組份體系。
所述磷酸三丁酯和中油的體積比為1:1-1:6，例如可為1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6，優(yōu)選為1:1-1:3，最優(yōu)選為1:1。
所述萃取劑中的活性成分還可包括胺類化合物。即在加入中油的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步繼續(xù)加入胺類化合物，并使得三者的用量在特定數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，難揮發(fā)酚萃取率達(dá)到了最優(yōu)，且有著最小的萃取劑用量(產(chǎn)生了利用率和效率最高、成本最低等諸多優(yōu)點(diǎn))，這證明磷酸三丁酯、中油、胺類化合物三者之間發(fā)揮了相互協(xié)調(diào)作用。
所述萃取劑也可為只由所述磷酸三丁酯、中油和胺類化合物組成的三組分體系。
其中，所述胺類化合物選自叔胺類化合物和季銨鹽中的至少一種;
具體的，所述叔胺類化合物為三丙胺或三辛胺;
所述季銨鹽為四甲基氯化銨或四乙基氯化銨;
所述胺類化合物最優(yōu)選為三辛胺。
在該萃取劑中，磷酸三丁酯和中油的體積比為1:1-1:3，例如可為1:1，1:1.5，1:2，1:2.5，1:3;
中油和胺類化合物的體積比為1:0.1-1:0.7，例如可為1:0.1，1:0.3，1:0.5，1:0.7;
胺類化合物和磷酸三丁酯的體積比為1:1-1:6，例如可為1:1，1:2，1:3，1:4，1:5，1:6。
該萃取劑可按照如下步驟制備而得：將磷酸三丁酯加入到中油中，充分?jǐn)嚢�、溶解混合均勻，然后再將胺類化合物加入其中，再次攪拌均勻，得到所述萃取劑�?/P>
另外，上述本發(fā)明提供的萃取劑在萃取酚類化合物中的應(yīng)用，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。其中，所述酚類化合物為含有酚類化合物的廢水，
所述萃取步驟中，萃取的具體條件可為如下所示：
萃取的溫度為20-80℃;
萃取的時(shí)間為5min-60min;
萃取的pH值為2-8，具體為2-3或2-4;
所述萃取劑與所述廢水的體積比為1:1-5，具體為1:1;
所述萃取具體為將所述萃取劑與酚類化合物或含有酚類化合物的廢水混勻。
本發(fā)明選擇磷酸三丁酯、中油和胺類化合物的混合物作為萃取劑。絡(luò)合萃取脫酚方法由于其特殊的絡(luò)合萃取機(jī)理，其分配系數(shù)較高，萃取能力強(qiáng)，且絡(luò)合萃取劑經(jīng)堿液反萃取后具有重復(fù)使用的優(yōu)勢(shì)，堿液富集分離回收廢水中有價(jià)物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)酚類的高效處理與資源化回收。
與目前工業(yè)上常用的物理萃取劑二異丙醚或甲基異丁基甲酮，本發(fā)明提供的萃取劑具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)萃取效率高：萃取效率顯著高于物理萃取劑，尤其是對(duì)難揮發(fā)酚的萃取效率(85.64%)更是顯著高于物理萃取的萃取效率(61%);對(duì)總酚在5000mg/L以上的高濃度含酚廢水進(jìn)行處理，使處理后的水含酚降至300mg/L以下，總酚去除率在94%以上，達(dá)到生化處理水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);
(2)溶劑損失小：該絡(luò)合萃取劑在萃取過(guò)程中在水中的溶解損失(<0.1%，25℃)顯著小于二異丙醚在水中的溶解損失(0.87%，25℃)和甲基異丁基甲酮在水中的溶解損失(1.7%，25℃);
(3)二次污染�。何锢磔腿〉姆摧腿⊥ㄟ^(guò)蒸餾的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，往往會(huì)產(chǎn)生二次污染，而該絡(luò)合萃取劑在反萃取過(guò)程是依據(jù)加堿液的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而避免了反萃取過(guò)程對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)在反萃取的過(guò)程中廢水中的酚能以酚鹽形式回收，返回系統(tǒng)重新利用。
(4)中油易得，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用：中油作為煤干餾過(guò)程中的主要產(chǎn)品，將中油代替煤油等其他的溶劑油作為稀釋劑，不僅可以達(dá)到同樣的萃取效果，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)資源的充分利用。
