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MK型络合萃取剂萃取脱酚实验研究

更新时间:2009-03-28

引 言

煤化工产业发展的同时,其面临的环保问题尤其是废水处理问题日益突出,特别是高浓度含酚废水处理,已经严重制约了我国煤化工的绿色发展。高浓度含酚废水常见于煤加压固定床气化、煤直接液化、煤提质加工、煤热解、煤焦油加工等煤炭转化过程,水质非常复杂,含有大量酚类、氨、芳香烃类、杂环类、氰等有毒有害物质,其中酚浓度往往高达几千到几万mg/L,无法用生化法直接进行处理,酚的脱除是该类废水达标处理的关键。工业上对该类废水主要采用溶剂萃取法脱除酚类物质,萃取剂的性能直接影响脱酚效果。酚是典型的Lewis酸,基于可逆络合反应的高效性和高选择性[1-2],络合萃取法是近年来研究的热点。煤炭科学技术研究院有限公司针对煤化工含酚废水多元酚难萃取的问题,对煤制气废水脱酚络合萃取剂和稀释剂筛选、络合萃取平衡、络合萃取机理、络合萃取动力学等展开了大量研究工作[3-4]。以磷酸三丁酯、胺类化合物组成的络合剂、以中油等为稀释剂组成的MK型络合萃取剂对酚类物质有很高的分配系数,是一种优良的脱酚萃取剂,笔者对影响萃取效果的pH、温度、相比(络合萃取剂与废水体积比)、萃取级数进行了实验研究,确定了MK络合萃取剂萃取脱酚工艺条件。

1 实 验

1.1 仪器与试剂

仪器:YK-ZF06紫外分光光度计,SHJM-10精密pH计,KDM型可调温电热套(500 mL),SHJM-TP11型号精密电子天平,HJ-6S六联恒温水浴电动搅拌器,真空泵等。

试剂:磷酸三丁酯、胺类化合物、中油、4-氨基安替比林、铁氰化钾、溴标准溶液、硫代硫酸钠标准溶液、氢氧化钠、磷酸、淀粉等。

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1.2 废水水质

实验以某气化厂的两段炉煤气化废水为研究对象,废水的外观成深红色,有恶臭味。废水水质列于表1。

 

表1 某气化厂废水水质特征

  

pH 8.47单元酚/mg·L-1 4 100多元酚/mg·L-1 8 194 COD/mg·L-1 35 000 SS/mg·L-1 3 100

1.3 分析方法

由图 3(a)、(b)可知,随着相比的降低,萃取率降低明显,出水单元酚、多元酚的浓度明显升高。相比的选择要兼顾萃取率和经济性,根据废水酚含量,结合萃取级数,确定达到萃取要求的相比,一般选择在1∶1~1∶4。

1.4 实验方法

pH对酚萃取影响主要是因为酚在水中会出现电离:ArO-+H+ArOH。随着pH的降低,有利于酚由离子态转变为分子态,促进络合物的形成,提高萃取率[7-9]

2 结果与讨论

2.1 温度对萃取脱酚效果的影响

由图 2(a)、(b)可知,萃取脱酚效果受 pH 的影响较大,在弱碱性及酸性条件下萃取率较高,当pH大于9,萃取率出现明显的降低。综合考虑萃取效果与经济成本,pH选择6。

萃取条件:温度为30℃,相比为1∶1,1级萃取,考察不同pH对萃取脱酚效果的影响,实验结果见图2。

  

图1 温度对萃取脱酚效果的影响

由图 1(a)、(b)可知,随着萃取温度的升高,脱酚出水单元酚、多元酚的质量浓度升高,萃取率降低。课题组前期进行的基础研究[5-6]发现,络合萃取为放热反应,在较高的温度下,不利于萃取反应的进行,因此选择常温下萃取。

2.2 pH对萃取脱酚效果的影响

由于滑坡深部位移监测难度较大、精度较低及地表GPS监测技术的成熟,且考虑到地表监测点和滑带岩土体位移时序具有基本相同的规律特征,研究人员主要基于地表GPS位移监测信息进行滑坡位移预测及灾害预报[1-3]。目前,已有众多的滑坡位移预测模型被提出,极大了推动了滑坡位移预测及灾害预测预警研究。这些位移预测方法主要可分为4类:

萃取条件:相比为 1∶1,pH 为 8.47,1 级萃取。考察不同温度条件对萃取脱酚效果的影响,实验结果见图1。

  

图2 pH对萃取脱酚效果的影响

采用单因素进行实验研究,将络合萃取剂与含酚废水按实验要求的初始pH、相比在锥形瓶中混合,然后调节温度,在恒温水浴条件下,搅拌3 min,充分混合,然后置于分液漏斗静置15 min,下层水相再进行上述萃取步骤,进行多级错流萃取,完成萃取后,对静置分层的水相进行酚含量测定。

2.3 相比对萃取脱酚效果的影响

在鹤式起重机起重参数进行调节时,根据TRIZ理论可将各个杆件变为伸缩式,结合可靠性分析结果,为确保起重的等势性,尽量改变杆件3和杆件5,即改变起重机的起吊臂.为了保证等势性,必须严格控制杆件1、杆件2的加工和装配精度.

  

图3 相比对萃取脱酚效果的影响

采用4-氨基安替比林分光光度法(GB 7490—87),分析单元酚;采用直接溴化法,分析多元酚。

萃取条件:温度为30℃,pH为8.47,1级萃取,考察不同相比对萃取脱酚效果的影响,实验结果见图3。

2.4 萃取级数对萃取脱酚效果的影响

萃取条件:温度为30℃,相比为 1∶1,pH为8.47的条件下,考察萃取级数对萃取脱酚效果的影响,实验结果见图4。

  

图4 萃取级数对萃取脱酚效果的影响

由图 4(a)、(b)可知,随着萃取级数的增加,萃取率逐渐提高,出水单元酚、多元酚的质量浓度明显降低。当萃取级数增加到4级时,在选定的萃取条件下,萃取基本达到平衡。萃取级数的选择,要兼顾萃取率和设备的投资,根据废水酚含量,结合相比,综合确定达到萃取要求的萃取级数,根据此次实验研究,萃取级数一般选择在2级~4级。

通过实验,确定MK萃取剂萃取脱酚工艺适宜的条件:温度为常温,pH 值为 6.0,相比在 1∶1~1∶4,萃取级数在2级~4级。

像身处迷雾中一般,宴西园、曼香罗、灰色翼龙以及安第斯神鹫等都没有发现当前形势的严峻,水兽紫丁儿仍在和机器人蓝蓝、橙橙进行追逐比赛。他们被装在泡泡里,在空中飞速运转着。壶天晓盯着他们,心情有些复杂。看他们那镇定自若、努力训练的样子,肯定不知泡泡外面究竟发生了什么事。这些曾被他“抛弃”的伙伴们,一直都在默默地为了跟上他的步伐而努力训练着。

3 结 论

本实验利用MK络合萃取剂,对实际工业高浓度含酚废水进行络合萃取处理,结果显示MK络合萃取剂对酚类物质具有良好的萃取性能,并研究确定了萃取工艺条件:温度为常温,pH 为 6.0,相比在 1∶1~1∶4,萃取级数2级~4级,其中相比和萃取级数要根据废水中单元酚、多元酚含量确定,并综合考虑设备投资与运行成本最终确定。

参考文献

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[3]王吉坤,董卫果,杜 松,等.气化废水络合萃取脱酚影响因素的研究[J].煤炭加工与综合利用,2015(8):39-43.

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[9]杨义燕,郭建华,戴猷元,等.不同pH值下酚类的络合萃取[J].化工学报,1997,48(6):706-712.YANG Y Y,GUO J H,DAI Y Y.Extraction of Phenols Based on Chemical Complexation in a Wide Range of pH[J].Journal of Chemical Industry and Engineering(China),1997,48(6):706-712.

 
陈贵锋,高明龙
《煤化工》 2018年第02期
《煤化工》2018年第02期文献

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