液液萃取技術(shù)處理含酚廢水試驗(yàn)研究

液液萃取技術(shù)處理含酚廢水試驗(yàn)研究

本文采用吡啶-中油作為含酚廢水脫酚萃取劑，對(duì)4000mg/L苯酚模擬廢水進(jìn)行萃取脫酚試驗(yàn)研究。通過單因素影響試驗(yàn)以及正交試驗(yàn)分析方法考察萃取劑組成以及操作條件如pH、萃取相比、溫度、反應(yīng)時(shí)間、振蕩強(qiáng)度對(duì)含酚廢水脫酚效率和分配系數(shù)的影響，篩選最佳比例的萃取劑組成，并確定萃取脫酚過程的最佳工藝條件，從而達(dá)到有效治理含酚廢水，指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)的目的。

1萃取試驗(yàn)方法

1.1試驗(yàn)方法

將中油萃取劑與配制的4000mg/L苯酚模擬廢水于錐形瓶中按比例混合，置于恒溫空氣搖床中，調(diào)節(jié)搖床轉(zhuǎn)速及溫度，振蕩搖勻。待反應(yīng)完全后將錐形瓶中反應(yīng)物移入分液漏斗，靜置分層，記錄分層時(shí)間及中油情況。取下層澄清水樣測(cè)定含酚量，考察萃取各影響因素對(duì)含酚廢水脫酚效率以及分配系數(shù)的影響。

1.2苯酚標(biāo)準(zhǔn)曲線

????苯酚濃度采用4-氨基安替比林直接光度法測(cè)定。測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)溶液酚濃度C對(duì)吸光度E的關(guān)系如表5.1所示。

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根據(jù)表中測(cè)定數(shù)據(jù)，繪制苯酚標(biāo)準(zhǔn)曲線如下(圖5.1)，經(jīng)擬合得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為:C=0.11E+0.0013(相關(guān)系數(shù)r=0.99975 ) 。

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2萃取單因素影響試驗(yàn)

2.1吡啶含量對(duì)萃取效率的影響

????煤焦油中油的大部分堿類物質(zhì)在酸洗精制過程被脫除，因此需添加一定量有機(jī)堿以滿足中油萃取劑對(duì)苯酚的去除效果。吡啶屬于Lewis堿，酚類物質(zhì)屬于Lewis酸，二者同時(shí)存在時(shí)，鹽基和酚發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)生成分子化合物:

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????上述反應(yīng)過程是可逆的，其平衡狀態(tài)與酚和鹽基含量比例直接有關(guān)。

????試驗(yàn)取50mI中油，采用添加純毗淀的方法改變萃取劑的組成，以達(dá)到提高萃取效率的目的。在其他萃取操作因素不變的條件下，分別考察了萃取劑中毗淀堿含量為0, 2%, 4%, 6%, 8%, 10%, 12%, 15%, 20%時(shí)，中油萃取劑對(duì)4g/L苯酚模擬廢水的萃取效率以及分配系數(shù)變化情況，試驗(yàn)條件及結(jié)果列于表5.2中。繪制萃取效率以及分配系數(shù)曲線如下。

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????從圖5.2曲線可以看出，中油萃取劑中添加一定量毗淀對(duì)苯酚模擬廢水的萃取效率有顯著影響，萃取效率隨著砒睫堿含量的增加而提高。當(dāng)毗陡含量在6%時(shí)已經(jīng)達(dá)到拐點(diǎn)，脫酚效率為90.72 %。當(dāng)吡啶含量為8%時(shí)，脫酚效率達(dá)到峰值91.31 %，此后再增加其含量對(duì)萃取效果無顯著提高。這可能是由于中油萃取劑在此時(shí)已達(dá)到對(duì)苯酚的飽和萃取容量;另一方面，增加吡啶含量，使得有機(jī)相體積減少，影響了中油對(duì)苯酚的物理溶解能力，從而使萃取劑對(duì)水樣酚萃取效率以及分配系數(shù)都有略微降低情況。

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而且，毗淀堿含量過高，使得萃取劑毒性增大，中油在反萃再生過程易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，影響反萃取效率。因此，對(duì)于中油萃取劑的組成，毗淀堿含量宜控制在4~6%

2.2 ?pH值對(duì)萃取效率影響

????溶劑萃取過程中，通常情況下待分離物質(zhì)是以分子形態(tài)進(jìn)入有機(jī)相或與絡(luò)合劑反應(yīng)生成萃合物而轉(zhuǎn)入有機(jī)相的。隨pH值的增大，苯酚在水中的解離程度亦增大，分子形態(tài)的苯酚摩爾含量減小，萃取效率和分配系數(shù)也隨之減小。

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從圖5.3可以清楚的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)苯酚模擬廢水呈酸性時(shí)，中油萃取劑對(duì)水樣的酚萃取效率較高，維持在90%左右，基本沒有太大變化。當(dāng)pH值上升到10附近時(shí)，苯酚在水中的解離程度增大，分子形態(tài)的苯酚摩爾含量減小，萃取劑對(duì)苯酚模擬廢水的萃取效率急劇下降，pH值增高到12以后，有機(jī)相和水相已經(jīng)不能分層，中油失去了對(duì)苯酚的萃取性能。實(shí)驗(yàn)室配置的苯酚模擬廢水pH值為6.8，可不調(diào)節(jié)水樣pH直接進(jìn)行萃取操作。

2.3相比對(duì)萃取效率的影響

????理論上，隨著毗陡堿一中油萃取劑和苯酚模擬廢水相比的增大，苯酚在有機(jī)相中的分散效果更好，有利于分層，縮短分層時(shí)間，萃取效率隨著油水比增大而提高。然而油水萃取相比過大，會(huì)導(dǎo)致毗陡堿一中油萃取劑的循環(huán)使用量增加，工業(yè)費(fèi)用加大。且萃取后中油萃取劑含酚量較低，堿洗再生過程中，酚鈉鹽不易飽和，影響中油萃取劑的再生效率。

????萃取脫酚試驗(yàn)過程，取50ml苯酚模擬水樣與不同體積萃取劑混合，保持恒溫空氣搖床轉(zhuǎn)速為160r/min,溫度50℃，改變油水相比，反應(yīng)5min后分離出下層澄清水樣測(cè)定酚濃度。試驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表5.3，并計(jì)算中油萃取劑對(duì)苯酚模擬廢水的脫酚效率。

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????根據(jù)萃取過程的油水相比與萃取效率關(guān)系繪制曲線如圖5.4所示，隨著中油相體積增加，油水相比的增大，萃取劑對(duì)苯酚的萃取效率亦提高。油水相比為1.4:1時(shí)，對(duì)苯酚的萃取效率達(dá)到了91.32% 。

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此后再增加中油體積，萃取劑的脫酚效率提高不明顯。因此，綜合工業(yè)生產(chǎn)的能耗考慮，油水相比保持1.2:1~1.4:1之間，即可滿足萃取脫酚要求，中油脫酚效率可達(dá)90%以上。

2.4溫度對(duì)萃取效率的影響

????適宜的萃取操作溫度可加快溶液分子的運(yùn)動(dòng)速率和傳質(zhì)過程，利于中油萃取劑與酚水分離。萃取過程溫度太低，兩相接觸不好，反應(yīng)不完全，使得脫酚效率下降。而溫度過高，萃取劑在水中的溶解度增大，隨水帶走的損失量增加，還易產(chǎn)生液泛影響效率。當(dāng)萃取溫度超過70℃時(shí)，溶液中的酚類物質(zhì)大量揮發(fā)，影響試驗(yàn)結(jié)果。

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由圖5.5可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度為45~50℃之間時(shí)，萃取劑對(duì)苯酚模擬廢水的萃取效率和分配系數(shù)都達(dá)到最高值，脫酚效率可達(dá)到90%以上。一般來說，工廠的出口酚水溫度在45~50℃之間，可直接進(jìn)行萃取脫酚操作。

2.5時(shí)間對(duì)萃取效率的影響

????試驗(yàn)考察了不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)萃取效率的影響，結(jié)果顯示，苯酚在中油萃取體系中的平衡速度較快，中油萃取劑對(duì)苯酚模擬廢水的萃取效率在3min之后即無明顯變化，因此可推斷在一定時(shí)間內(nèi)萃取時(shí)間對(duì)酚萃取率無影響?？紤]到脫酚效率和工業(yè)能耗的結(jié)合，將反應(yīng)時(shí)間控制在5min較為適合。

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2.6振蕩強(qiáng)度對(duì)萃取效率的影響

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