申请日2015.10.30
公开(公告)日2015.12.23
IPC分类号C02F1/26
摘要
本发明涉及一种焦化废水中强极性有机物分子的分离方法，所述方法包括在焦化废水生化处理排放液中加入萃取剂和采用液相色谱分离的步骤，所述萃取剂按重量份包含4～25重量份正丁醇、5～20重量份乙腈、5～50重量份中性含磷类萃取剂、60～90重量份助溶剂和86～92重量份稀释剂，所述液相色谱的流动相为水/异丙醇/丙酮溶液。利用本发明的方法可以有效去除焦化废水中残留的吡啶、酚类、羧酸类、酰胺类以及醇类等强极性有机物分子，去除率达90%以上;本发明的方法无需添加大量昂贵试剂材料，能同时分离多种强极性有机分子，节约了水处理成本，简化了工艺流程，提高了净水效率，具有一定的可操作性，应用价值高。
权利要求书
1.一种焦化废水中强极性有机物分子的分离方法，所述方法包括在焦化废 水生化处理排放液中加入萃取剂和采用液相色谱分离的步骤，其特征在于，所 述萃取剂按重量份包含以下组分：
所述液相色谱的流动相为水/异丙醇/丙酮溶液。
2.如权利要求1所述的焦化废水中强极性有机物分子的分离方法，其特征 在于，包括以下步骤：
(1)在焦化废水生化处理排放液中加入萃取剂，所述萃取剂按重量份包含 以下组分：
(2)蒸发萃取相;
(3)采用液相色谱分离，所述液相色谱的流动相为水/异丙醇/丙酮溶液;
(4)洗涤萃取物，完成分离。
3.如权利要求1或2所述的焦化废水中强极性有机物分子的分离方法，其 特征在于，所述液相色谱的色谱柱为微径C18柱。
4.如权利要求1～3之一所述的焦化废水中强极性有机物分子的分离方法， 其特征在于，所述流动相的流速为1～1.5mL/min;进样量为25～28μL。
5.如权利要求1～4之一所述的焦化废水中强极性有机物分子的分离方法， 其特征在于，所述助溶剂为4-庚酮、三氯甲烷或乙二醇丁醚的一种或至少两种 的混合物。
6.如权利要求1～5之一所述的焦化废水中强极性有机物分子的分离方法， 其特征在于，所述稀释剂为二甲苯和/或煤油。
7.如权利要求1～6之一所述的焦化废水中强极性有机物分子的分离方法， 其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)在焦化废水生化处理排放液中加入萃取剂，所述萃取剂按重量份包含 以下组分：
(2)蒸发萃取相;
(3)采用液相色谱分离，所述液相色谱的流动相为水/异丙醇/丙酮溶液; 流速为1～1.5mL/min;进样量为25～28μL;色谱柱为C18柱;
(4)采用梯度洗脱的方式洗涤萃取物，流动相中丙酮的起始浓度为 10～30%，最终浓度为70～90%;完成分离。
8.如权利要求1～7之一所述的焦化废水中强极性有机物分子的分离方法在 处理焦化废水中的应用。
说明书
一种焦化废水中强极性有机物分子的分离方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种焦化废水中强极性有机物分 子的分离方法。
背景技术
焦化废水是煤高温干馏、煤气净化和化学产品精制过程中形成的，是一种 典型的有毒难降解有机废水，包括除尘污水、终冷污水、剩余氨水等。焦化废 水中的污染物成分极为复杂，主要污染物为酚类，吡啶、喹啉、吲哚类等杂环 有机化合物以及少量醇、芳烃类，还含有氰化物、氟化物、氨氮等有害物质。 这些物质毒性大，生物降解难，因此，采用传统的生物化学法和物理化学法处 理焦化废水往往不能达到排放标准，还需要添加大量昂贵的试剂材料去除其中 残留的有机物。研究发现，焦化废水中70%以上的残留有机物为高沸点和强极 性有机物，如吡啶、酚类、羧酸类、酰胺类以及醇类等，现有技术鲜有对焦化 废水中这些物质的分离方法。
专利CN100495024C涉及一种强极性有机物分子量的检测方法，主要解决 了二氯甲烷萃取水中强极性有机物能力较弱以及气象色谱只能分离在操作温度 下能汽化且不分解的物质的技术问题，包括以下步骤：加入正丁醇萃取剂、蒸 发正丁醇萃取相、得到浓缩液后加入甲醇溶液、采用液相色谱分离、采用梯度 洗脱方式洗涤萃取物，以及选用负离子电喷雾电质谱的方式获得洗脱液中强极 性物质的分子量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焦化废水中强极性有机物分子的分离方法，能 有效去除焦化废水中残留的吡啶、酚类、羧酸类、酰胺类以及醇类等强极性有 机物分子，去除率达到90%以上。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明提供一种焦化废水中强极性有机物分子的分离方法，所述 方法包括在焦化废水生化处理排放液中加入萃取剂和采用液相色谱分离的步 骤，所述萃取剂按重量份包含以下组分：
所述液相色谱的流动相为水/异丙醇/丙酮溶液;
其中，正丁醇可以是4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、 9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量 份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份、20重量份、21重量份、22 重量份、23重量份、24重量份或25重量份;
其中，乙腈可以是5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、 10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量 份、17重量份、18重量份、19重量份或20重量份;
其中，中性含磷类萃取剂可以是5重量份、10重量份、15重量份、20重 量份、25重量份、30重量份、35重量份、40重量份、45重量份或50重量份;
其中，助溶剂可以是60重量份、65重量份、70重量份、75重量份、80重 量份、85重量份或90重量份;
其中，稀释剂可以是86重量份、87重量份、88重量份、89重量份、90重 量份、91重量份或92重量份。
作为优选技术方案，本发明所述的焦化废水中强极性有机物分子的分离方 法包括以下步骤：
(1)在焦化废水生化处理排放液中加入萃取剂，所述萃取剂按重量份包含 以下组分：
(2)蒸发萃取相;
(3)采用液相色谱分离，所述液相色谱的流动相为水/异丙醇/丙酮溶液;
(4)洗涤萃取物，完成分离。
优选地，所述液相色谱的色谱柱为微径C18柱。
优选地，所述流动相的流速为1～1.5mL/min，例如可以是1mL/min、 1.1mL/min、1.2mL/min、1.3mL/min、1.4mL/min或1.5mL/min;进样量为25～28μL， 例如可以是25μL、26μL、27μL或28μL。
优选地，所述助溶剂为4-庚酮、三氯甲烷或乙二醇丁醚的一种或至少两种 的混合物，例如可以是4-庚酮、或三氯甲烷、或乙二醇丁醚、或三氯甲烷和乙 二醇丁醚的混合物、或4-庚酮和三氯甲烷的混合物、或4-庚酮和乙二醇丁醚的 混合物、或4-庚酮和三氯甲烷和乙二醇丁醚三者的混合物。
优选地，所述稀释剂为二甲苯和/或煤油。
作为优选技术方案，本发明所述的焦化废水中强极性有机物分子的分离方 法包括以下步骤：
(1)在焦化废水生化处理排放液中加入萃取剂，所述萃取剂按重量份包含 以下组分：
(2)蒸发萃取相;
(3)采用液相色谱分离，所述液相色谱的流动相为水/异丙醇/丙酮溶液; 流速为1～1.5mL/min;进样量为25～28μL;色谱柱为C18柱;
(4)采用梯度洗脱的方式洗涤萃取物，流动相中丙酮的起始浓度为 10～30%，最终浓度为70～90%;完成分离。
其中，步骤(4)中所述流动相中丙酮的起始浓度可以是10%、11%、12%、 13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、 25%、26%、27%、28%、29%或30%;
所述最终浓度可以是70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、 78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%或 90%。
另一方面，本发明提供如第一方面所述的焦化废水中强极性有机物分子的 分离方法在处理焦化废水中的应用。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供了一种焦化废水中强极性有机物分子的分离方法，可以有 效去除焦化废水中残留的吡啶、酚类、羧酸类、酰胺类以及醇类等强极性有机 物分子，去除率达90%以上，填补了现有技术的空白。
(2)本发明的方法无需添加大量昂贵试剂材料，能同时分离多种强极性有 机分子，节约了水处理成本，简化了工艺流程，提高了净水效率，具有一定的 可操作性，应用价值高。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员 应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，而不应视为对本发明的具体 限制。
选取三个厂家提供的焦化废水，水质如表1所示，分别用每个实施例所取 的数值处理三个厂家的废水。
表1
测试项目(mg/L) 武汉钢铁公司 宝钢焦化厂 昆钢焦化公司 COD 6918.95 3882.61 7415.24 吡啶类化合物 8.16 12.62 9.78 酚类化合物 66.32 74.14 65.18 羧酸类化合物 12.36 13.02 13.55 酰胺类化合物 7.59 5.97 5.82 醇类化合物 10.23 6.35 7.47
实施例1
(1)在焦化废水生化处理排放液中加入萃取剂，所述萃取剂按重量份包含 以下组分：
(2)蒸发萃取相;
(3)采用液相色谱分离，所述液相色谱的流动相为水/异丙醇/丙酮溶液; 流速为1mL/min，进样量为25μL;色谱柱为C18柱;
(4)采用梯度洗脱的方式洗涤萃取物，洗脱梯度：0～30min，10～30%; 30～40min，70～90%;完成分离。
处理后所得结果如表2所示。
表2
污染物去除率(%) 武汉钢铁公司 宝钢焦化厂 昆钢焦化公司 COD 98.0 97.5 97.6 吡啶类化合物 98.2 98.3 97.5 酚类化合物 96.4 95.7 96.0 羧酸类化合物 92.5 91.8 91.3 酰胺类化合物 98.4 97.6 97.1 醇类化合物 92.1 91.5 92.9
实施例2
(1)在焦化废水生化处理排放液中加入萃取剂，所述萃取剂按重量份包含 以下组分：
(2)蒸发萃取相;
(3)采用液相色谱分离，所述液相色谱的流动相为水/异丙醇/丙酮溶液; 流速为1.5mL/min，进样量为28μL;色谱柱为C18柱;
(4)采用梯度洗脱的方式洗涤萃取物，洗脱梯度：0～30min，10～30%; 30～40min，70～90%;完成分离。
处理后所得结果如表3所示。
表3
污染物去除率(%) 武汉钢铁公司 宝钢焦化厂 昆钢焦化公司 COD 97.2 97.5 97.8 吡啶类化合物 97.4 98.0 97.6 酚类化合物 95.4 95.8 96.7 羧酸类化合物 92.0 91.7 91.9 酰胺类化合物 97.2 97.5 98.6 醇类化合物 92.3 91.6 92.5
实施例3
(1)在焦化废水生化处理排放液中加入萃取剂，所述萃取剂按重量份包含 以下组分：
(2)蒸发萃取相;
(3)采用液相色谱分离，所述液相色谱的流动相为水/异丙醇/丙酮溶液; 流速为1.25mL/min，进样量为26.5μL;色谱柱为C18柱;
(4)采用梯度洗脱的方式洗涤萃取物，洗脱梯度：0～30min，10～30%; 30～40min，70～90%;完成分离。
处理后所得结果如表4所示。
表4
污染物去除率(%) 武汉钢铁公司 宝钢焦化厂 昆钢焦化公司 COD 97.6 97.3 97.0 吡啶类化合物 97.5 97.1 98.2 酚类化合物 96.6 97.2 96.5 羧酸类化合物 92.0 91.4 90.9 酰胺类化合物 97.4 96.7 96.4 醇类化合物 91.8 91.9 92.3
实施例4
(1)在焦化废水生化处理排放液中加入萃取剂，所述萃取剂按重量份包含 以下组分：
(2)蒸发萃取相;
(3)采用液相色谱分离，所述液相色谱的流动相为水/异丙醇/丙酮溶液; 流速为1.3mL/min，进样量为27μL;色谱柱为C18柱;
(4)采用梯度洗脱的方式洗涤萃取物，洗脱梯度：0～30min，10～30%; 30～40min，70～90%;完成分离。
处理后所得结果如表5所示。
表5
污染物去除率(%) 武汉钢铁公司 宝钢焦化厂 昆钢焦化公司 COD 97.8 95.9 96.3 吡啶类化合物 98.2 98.3 98.1 酚类化合物 96.1 95.8 96.4 羧酸类化合物 92.3 92.2 93.6 酰胺类化合物 96.7 95.3 96.4 醇类化合物 91.7 91.5 92.9
从以上结果可以看出，本发明的方法适用范围广，不仅能有效去除焦化废 水中残留的吡啶类化合物，而且能有效去除焦化废水中难以处理的酚类、羧酸 类、酰胺类和醇类化合物，去除率高，最小去除率在90%以上，最高达98%以 上。4个实施例(每个实施例3个重复)的各项测试结果均在90%～99%之间， 可见本发明方法的重复性好，稳定性高。另外，本发明无需添加大量昂贵试剂 材料，能同时分离多种强极性有机分子，节约了水处理成本，简化了工艺流程， 提高了净水效率，具有一定的可操作性，应用价值高。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明 并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。 所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原 料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范 围和公开范围之内。