申请日2016.04.05
公开(公告)日2016.06.29
IPC分类号C02F1/26; C02F101/34
摘要
本发明属于污水处理技术领域，公开来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：以甲基异丁基甲酮为主体萃取剂，甲苯为协同萃取剂，其中甲基异丁基甲酮体积分数为90%～95%，甲苯体积分数为5%～10%，然后将含酚废水用此复合萃取剂在25～70℃温度下进行多级逆流萃取，得到萃取相和萃余相。本发明的复合萃取剂对多元酚的萃取效果大大提高，且复合萃取剂中甲苯与甲基异丁基甲酮的极性和沸点接近，溶剂损失更小，回收循环方便，在实际工业运用中具有良好的前景。
权利要求书
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：所述萃取剂由体积分数为90%～95%的主体萃取剂甲基异丁基甲酮和体积分数为5%～10%的协同萃取剂甲苯组成。
2.一种采用权利要求1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：
以甲基异丁基甲酮为主体萃取剂，甲苯为协同萃取剂，其中甲基异丁基甲酮体积分数为90%～95%，甲苯体积分数为5%～10%，然后将含酚废水用此复合萃取剂在25～70℃温度下进行多级逆流萃取，得到萃取相和萃余相。
3.根据权利要求2所述的一种对含酚废水进行萃取的方法，其特征在于：所述的含酚废水是指多元酚含量不低于5000mg/L，总酚含量为8000～18000mg/L的高浓含酚废水。
4.根据权利要求2或3所述的一种对含酚废水进行萃取的方法，其特征在于：所述的含酚废水为含酚煤化工废水;所述的含酚煤化工废水中多元酚含量为5000～10000mg/L，单元酚含量为3000～8000mg/L。
5.根据权利要求2或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)。
6.根据权利要求2或3所述的一种对含酚废水进行萃取的方法，其特征在于：所述的萃取是指在pH为6～9的条件下进行的萃取。
7.根据权利要求6所述的一种对含酚废水进行萃取的方法，其特征在于：所述的萃取是指在pH为6～7的条件下进行的萃取。
8.根据权利要求2或3所述的一种对含酚废水进行萃取的方法，其特征在于：所述多级逆流萃取过程中，混合时间为30min，静置时间为15min。
9.根据权利要求2或3所述的一种对含酚废水进行萃取的方法，其特征在于：采用复合型萃取剂对含酚废水进行萃取前，还包括对含酚废水进行除油除悬浮物、脱酸脱氨预处理的过程。
10.根据权利要求2或3所述的一种对含酚废水进行萃取的方法，其特征在于：采用复合型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。
说明书
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及萃取方法。
背景技术
鲁奇气化、BGL气化、煤低温干馏、煤焦油加氢等过程中在冷却、洗涤和净化等工艺中产生高浓含酚废水，其水质组分含量复杂，单元酚、多元酚含量高，生化处理困难。目前，对这类含酚废水进行处理时，一般采用溶剂萃取法来脱除废水中的酚类物质，煤气化废水萃取脱酚能够实施的关键在于先选择好适合的萃取剂、萃取条件及萃取级数，从而再确定合理的废水脱酚工艺流程、有机物回收和萃取剂再生方法以及萃取设备等。目前，针对这类废水进行酚类物质萃取处理的萃取剂主要有二异丙基醚、甲基异丁基甲酮、中油等，而工业上应用较多的为二异丙基醚和甲基异丁基甲酮。相比二异丙基醚等其他萃取剂，甲基异丁基甲酮对单元酚的萃取分配系数较高，在工业中已有很成熟的应用，但是其对多元酚的萃取分配系数较低，对多元酚的萃取效果不佳。针对高浓含酚废水，开发对多元酚具有高分配系数的萃取剂很有必要。
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，所述萃取剂由体积分数为90%～95%的主体萃取剂甲基异丁基甲酮和体积分数为5%～10%的协同萃取剂甲苯组成。
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：
以甲基异丁基甲酮为主体萃取剂，甲苯为协同萃取剂，其中甲基异丁基甲酮体积分数为90%～95%，甲苯体积分数为5%～10%，然后将含酚废水用此复合萃取剂在25～70℃温度下进行多级逆流萃取，得到萃取相和萃余相。
优选地，所述的含酚废水是指多元酚含量不低于5000mg/L的高浓含酚废水;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8000～18000mg/L。
优选地，所述的含酚废水为含酚煤化工废水;所述的含酚煤化工废水中多元酚含量为5000～10000mg/L，单元酚含量为3000～8000mg/L。
优选地，所述复合萃取剂与含酚废水的体积比为1:(2～7)。
优选地，所述的萃取是指在pH为6～9的条件下进行的萃取;更优选在pH为6～7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。
上述采用复合型萃取剂对含酚废水进行萃取前，还包括对含酚废水进行除油除悬浮物、脱酸脱氨预处理的过程。
上述采用复合型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：煤气化废水中含有多种有机物，为了确定各种有机物的存在对萃取剂萃取酚类物质的影响(起促进作用或者抑制作用)，对废水中有机物进行了定性分析，确定废水中几种典型的有机物，并通过实验测定这些有机物的存在对甲基异丁基甲酮萃取酚类物质有无影响。结果发现甲苯在适宜的浓度范围内对甲基异丁基甲酮萃取多元酚的效果有显著的提高，进一步通过反复实验测试，确定了在一定的萃取条件(温度、pH)下，甲苯和甲基异丁基甲酮在适宜的浓度配比下，能够显著的提高萃取剂多多元酚的效果。同时甲苯的沸点(111℃)与甲基异丁基甲酮的沸点(116℃)接近，且它们在水中的溶解度接近，易于同时回收循环使用。
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)本发明的复合萃取剂较原有萃取剂对多元酚的萃取效果大大提高，为后续的生化处理提供更好的环境。
(2)本发明的复合萃取剂中甲苯与甲基异丁基甲酮的极性接近，在水中的溶解度更小，溶剂损失更小。
(3)本发明的复合萃取剂中甲苯与甲基异丁基甲酮的沸点接近，同时回收循环使用。
(4)含酚煤化工废水含有甲苯，采用本发明的复合萃取剂对含酚煤化工废水进行处理，可以利用废水中的一部分甲苯，这样可以就地取材减少萃取剂的用量，同时便于后续对甲苯集中回收利用。
(5)本发明以甲基异丁基甲酮为主体的复合萃取剂，在实际工业运用中，对设备的操作条件的改动小，有利于快速运用在萃取脱酚流程中。
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：
采用气相色谱仪，用30m×0.32mm×0.25μm的DB-5MS毛细管柱和氢火焰离子检测器(FID)进行各组分分析。采用内标法，MIBK的内标物为乙醇，酚类物质的内标物为辛醇。进样器和检测器的温度分别为270℃和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。
实施例1
按体积比将90%的甲基异丁基甲酮与10%的甲苯配制成复合型萃取剂;将总酚含量为8000mg/L，其中单元酚含量为3000mg/L，多元酚含量为5000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至6;然后将上述复合型萃取剂与含酚废水按体积比为1:4在4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单元酚和多元酚的含量分别为144mg/L和365mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为11425mg/L和18538mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中95.21%的单元酚和92.69%的多元酚。
实施例2
按体积比将95%的甲基异丁基甲酮与5%的甲苯配制成复合型萃取剂;将总酚含量为18000mg/L，其中单元酚含量为8000mg/L，多元酚含量为10000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至6;然后将上述复合型萃取剂与含酚废水按体积比为1:4在4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单元酚和多元酚的含量分别为331mg/L和605mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为19172mg/L和37580mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中95.86%的单元酚和93.95%的多元酚。
实施例3
按体积比将95%的甲基异丁基甲酮与5%的甲苯配制成复合型萃取剂;将总酚含量为8000mg/L，其中单元酚含量为3000mg/L，多元酚含量为5000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至6;然后将上述复合型萃取剂与含酚废水按体积比为1:4在4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单元酚和多元酚的含量分别为123mg/L和319mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为11506mg/L和18722mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中95.89%的单元酚和93.61%的多元酚。
实施例4
按体积比将90%的甲基异丁基甲酮与10%的甲苯配制成复合型萃取剂;将总酚含量为10000mg/L，其中单元酚含量为4000mg/L，多元酚含量为6000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7;然后将上述复合型萃取剂与含酚废水按体积比为1:2在4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单元酚和多元酚的含量分别为118mg/L和280mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为7763mg/L和11439mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中97.04%的单元酚和95.33%的多元酚。
实施例5
按体积比将95%的甲基异丁基甲酮与5%的甲苯配制成复合型萃取剂;将总酚含量为14000mg/L，其中单元酚含量为6000mg/L，多元酚含量为8000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在70℃，并将pH值调节至7;然后将上述复合型萃取剂与含酚废水按体积比为1:7在4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单元酚和多元酚的含量分别为375mg/L和678mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为39370mg/L和51307mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中93.74%的单元酚和91.62%的多元酚。
实施例6
按体积比将90%的甲基异丁基甲酮与10%的甲苯配制成复合型萃取剂;将总酚含量为8000mg/L，其中单元酚含量为3000mg/L，多元酚含量为5000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至9;然后将上述复合型萃取剂与含酚废水按体积比为1:4在4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单元酚和多元酚的含量分别为380mg/L和7321mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为10477mg/L和17072mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中87.31%的单元酚和85.36%的多元酚。
实施例7
按体积比将90%的甲基异丁基甲酮与10%的甲苯配制成复合型萃取剂;将总酚含量为10000mg/L，其中单元酚含量为4000mg/L，多元酚含量为6000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在50℃，并将pH值调节至9;然后将上述复合型萃取剂与含酚废水按体积比为1:4在4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单元酚和多元酚的含量分别为199mg/L和473.4mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为15203mg/L和22106mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中95.02%的单元酚和92.11%的多元酚。
实施例8
按体积比将92%的甲基异丁基甲酮与8%的甲苯配制成复合型萃取剂;将总酚含量为12000mg/L，其中单元酚含量为5000mg/L，多元酚含量为7000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7;然后将上述复合型萃取剂与含酚废水按体积比为1:4在6个分液漏斗中进行六级逆流萃取，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单元酚和多元酚的含量分别为198mg/L和437mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为19208mg/L和26250mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中96.04%的单元酚和93.75%的多元酚。
对比例
将总酚含量为8000mg/L，其中单元酚含量为3000mg/L，多元酚含量为5000mg/L的含酚煤化工废水温度控制在25℃，并将pH值调节至7;然后将上述甲基异丁基甲酮与含酚废水按体积比为1:4在4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单元酚和多元酚的含量分别为176mg/L和1090mg/L，所述萃取相中单元酚和多元酚的含量分别为11294mg/L和15642mg/L。由此可以计算，通过一次萃取能够脱除高浓含酚废水中94.12%的单元酚和78.21%的多元酚。
从以上实施例的结果可以看出，采用本发明提供的复合型萃取剂能够大大提高萃取剂对多元酚的萃取效率。从实施例1与实施例7的对比可以看出，当所述高浓含酚废水的pH值不高于7时，萃取剂能够更显著地降低所述含酚废水中单元酚和多元酚的含量。从实施例1与对比例的对比可以看出，复合型萃取剂多元酚的分配系数高于甲基异丁基甲酮。显示出了本发明的复合萃取剂对单元酚的萃取效果不亚于甲基异丁基甲酮情况下，可以大大提高对多元酚的萃取效率，极具工业应用前景。
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。