高效離心萃取設(shè)備處理印染中含酚廢水

高效離心萃取設(shè)備處理印染中含酚廢水

????摘要:采用兩步法合成了[bmim] PFD離子液體，并用[bmim] PFD對紡織印染過程中含酚廢水的環(huán)保處理進(jìn)行研究，探討了物料的相比、溫度對萃取過程的影響。結(jié)果表明，[ bmim] PFD離子液體與反應(yīng)物含酚廢水的相比為1:2時，萃取效果最好;隨著萃取次數(shù)的增加，萃取效率降低;萃取的最佳溫度是25℃,反萃取的最佳溫度是30℃;[ bmim] PF.離子液體作為萃取劑可循環(huán)使用。

????關(guān)鍵詞:離子液體;萃取;反萃取

????酚類化合物是重要的化工原料，是合成農(nóng)藥、染料、塑料抗氧劑等的重要精細(xì)化工中間體，也是紡織印染生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢水的一部分。由于酚類化合物是一種原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝固，毒性很大，因此含酚廢水的處理就具有十分重要的意義，通常處理紡織印染過程中含酚廢水的方法有溶劑萃取、蒸汽吹脫、生化法、液膜法和吸附等，溶劑萃取法是利用難溶于水的萃取劑與廢水進(jìn)行接觸，使紡織印染廢水中酚類物質(zhì)與萃取劑進(jìn)行物理或化學(xué)結(jié)合，實現(xiàn)酚類物質(zhì)的相轉(zhuǎn)移，但溶劑萃取過程中兩相具有一定程度的互溶性，易造成溶劑損失和二次污染，溶劑再生也對過程的經(jīng)濟(jì)性和可靠性產(chǎn)生重要的影響，因此低毒溶劑的開發(fā)與利用，尋找一種高效、污染低的溶劑萃取分離有機(jī)稀溶液是一個具有研究價值的課題。（高效離心萃取設(shè)備處理印染中含酚廢水）

室溫離子液體是由有機(jī)陽離子和有機(jī)或無機(jī)陰離子組成的液體，屬于鹽類。室溫離子液體的有機(jī)陽離子通常為:1一烷基一3一甲基咪陛陽離子，N-烷基呲啶陽離子，四烷基季按陽離子或四烷基陽離子等。陰離子既可為有機(jī)陰離子亦可為無機(jī)陰離子，包括六氟磷酸根離子，四氟硼酸根離子，三氟甲基磺酸離子，鹵化物離子等。室溫離子液體可通過設(shè)計離子液體的陰、陽離子部分以達(dá)到所需要的某種特性，且具有一些獨(dú)特性質(zhì):幾乎沒有蒸氣壓、不揮發(fā)、不易燃、不易氧化、勃度可調(diào)，良好的熱穩(wěn)定性;對水和空氣穩(wěn)定，便于操作處理，易于回收;對許多有機(jī)化合物和金屬離子均有良好的溶解性，能夠提供一個非水、極性可調(diào)的兩相體系，在化學(xué)分離過程中可作為一個水的非共溶相使用。離子液體作為萃取溶劑能很好地應(yīng)用于液一液萃取，超臨界(D:萃取，液相微萃取，固相微萃取。

1實驗部分

1. 1試劑與儀器

????試劑:嗅丁烷(分析純).N一甲基咪陛(分析純)、正丁醚(分析純)、丙酮，天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心;苯酚(分析純)，天津市天河化學(xué)試劑廠;1一丁基一3一甲基六氟磷酸咪陛鹽，自制;六氟合磷酸鉀(分析純)。

儀器:SYC智能超級恒溫水槽. SXJQ-1數(shù)顯直流無級調(diào)速攪拌器、SHB- II脆環(huán)水式多用真空泵、THZ- 82恒溫振蕩器。

1. 2實驗過程

1. 2. 1 ?[ bmim] Br的合成（高效離心萃取設(shè)備處理印染中含酚廢水）

????取250 mL N一甲基咪陛，405 mL嗅丁烷于四口瓶中，在50 }C, NZ保護(hù)條件下，攪拌4h，得到勃稠油狀液體，冷卻，得到白色固體。反應(yīng)方程式如下:

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1. 2. 2 ?[ bmim] PF6的合成

稱取39. 2 g[ bmim] Br和49 g KPF6，以丙酮為溶劑，在室溫下充分?jǐn)嚢?4 h，使反應(yīng)物充分反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，過濾，除去丙酮，得到淡黃色勃稠油狀液體。反應(yīng)方程式如下:

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1.2.3標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

????水溶液中苯酚的標(biāo)準(zhǔn)曲線:25℃和30℃條件下分別配制含苯酚2%,4%,6%，8%的水溶液，用氣相色譜檢測并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

丁醚溶液中苯酚的標(biāo)準(zhǔn)曲線:25℃和30℃條件下分別配制含苯酚10%,15%,20%,25%,30%的丁醚溶液，用氣相色譜檢測并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.4萃取實驗

將含酚的廢水與離子液體按一定的相比倒入帶有瓶塞的錐形瓶中，在恒定溫度、恒定振蕩頻率條件下振蕩10 min，使含酚的廢水與離子液體充分反應(yīng)，振蕩后，將反應(yīng)后的物質(zhì)靜置30 s，然后將上層的水相與下層的離子液體相分開。

1. 2. 5反萃取實驗

將萃取過含酚的離子液體與丁醚按一定的相比倒入錐形瓶中，在恒定溫度、恒定振蕩頻率條件下振蕩10 min，使丁醚與含酚的離子液體充分反應(yīng)，振蕩結(jié)束后，將反應(yīng)后的物質(zhì)靜置30 s，然后將上層的丁醚相與下層的離子液體相分開。

1. 2. 6離子液體的多級連續(xù)萃取

按離子液體與含酚廢水的最佳相比1 :2，在25℃條件下，恒定振蕩頻率條件下振蕩10 min，使含酚廢水與離子液體充分反應(yīng)，振蕩后，將反應(yīng)后的物質(zhì)靜置30 s，然后將上層的水相與下層的離子液體相分開。棄掉水相，保留含有苯酚的離子液體，并用該離子液體再次與含酚廢水作用，重復(fù)前面的操作，再次保留含酚的離子液體，并用該離子液體與含酚廢水作用，第3次重復(fù)前面的操作，取第3次萃取過含有苯酚的水樣，分析水樣中酚的含量;用丁醚對含酚的離子液體進(jìn)行3次反萃取，此為一過程。再用這一離子液體萃取含酚廢水，反復(fù)重復(fù)上述過程，直至此離子液體無萃取能力。

2.結(jié)果與討論

2.1[bmim] Br和!bmim] PF6的紅外表征

????圖1中a為1一丁基一3一甲基咪陛嗅鹽（[ bmim] Br)的紅外譜圖，b為1一丁基一3一甲基咪陛六氟磷酸鹽([ bmim] PF6)的紅外光譜圖，圖中右側(cè)特征吸收峰基本相同，b右側(cè)為六氟磷酸根陰離子特征吸收峰，明顯比a中嗅陰離子的吸收峰有所加強(qiáng)。在大于3 433. 30cm-1處有水的吸收峰，峰型很寬，表明a離子液體吸水性很強(qiáng)，其中含有少量水。b中則無此水峰，說明離子液體b不易吸水，a, b離子液體中陽離子的特征基團(tuán)在紅外光譜中得到了體現(xiàn)，在3 096. 57、2 961. 93 cm-1處的特征譜帶甲基咪陛環(huán)上C -H的伸縮振動;2 874. 91 cm-1處屬于甲基上C -H反對稱伸縮振動;波數(shù)在1 573. 47 .1 465. 52二‘處是甲基咪陛環(huán)上C一C的對稱伸縮振動;1 383.92, 1 338.24cm-1處是甲基上的C -H不對稱振動;1 168. 56cm-1處屬于C -N伸縮振動;波數(shù)在754. 53cm-1處是甲基咪陛環(huán)的曲振動。

2. 2離子液體萃取酚的影響因素

2. 2. 1不同相比對萃取效果的影響

為了找出離子液體最大的萃取能力，分別按離子液體與含酚7%水溶液，相比為1:2, 1:3, 1:4,1:5?,1:6 ,1:7配制離子液體與含酚水溶液的混合物，采用氣相色譜法依次分析這6個水相中酚的含量。離子液體連續(xù)經(jīng)過9次萃取，但不同相比的離子液體其萃取能力及效果是不同的，萃取效果比較如圖2所示。

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由圖2中可以看出:經(jīng)過9次萃取后，離子液體的萃取能力急劇下降，說明離子液體的飽和度基本在9次。離子液體與含酚廢水的相比為1:2時，其萃取效果最好，萃取能力最大。9次萃取實驗中第1次萃取的萃取率是較高的，萃取過程中萃取率有逐次降低的趨勢，當(dāng)?shù)?次萃取時，萃取率已降低到10%以下，說明離子液體萃取酚的量達(dá)到飽和，不再具備萃取苯酚的能力。

2.2.2不同溫度對萃取效果的影響

在最佳的離子液體與含酚廢水的相比1:2確定的情況下，將其分別在25℃和30℃溫條件下進(jìn)行萃取實驗，用氣相色譜法分析水相中酚的含量，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，來確定水相中酚的含量，再利用保留的油相在相同條件下再次處理含酚廢水，這樣反復(fù)萃取9次。25℃與30℃條件下的萃取情況比較見圖3。

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由圖3可知，30℃條件下的萃取效果較好，而且其萃取