廢硫酸處理的新工藝——耦合萃取法研究

　　硫酸廣泛應(yīng)用于烷基化、磺化、硝化 、醋化等過(guò)程，大部分硫酸在生產(chǎn)中并未形成產(chǎn)品，而是轉(zhuǎn)化為含雜質(zhì)的廢硫酸大城廢硫酸難以處理，已成為關(guān)系行業(yè)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的重大問(wèn)題。

　　目前處理廢硫酸的方法包括高溫裂解法、吸附法、氧化法、萃取法和中和法等。高溫裂解法在工業(yè)上已得到一定的應(yīng)用，但存在裂解溫度高、設(shè)備腐蝕性嚴(yán)重等缺點(diǎn)。吸附法則利用活性炭和樹脂等分離廢酸中有機(jī)質(zhì)，普遍存在吸附劑再生能耗大、設(shè)備材質(zhì)要求高等缺點(diǎn)。氧化法則利用臭氧、雙氧水等氧化剎處理廢酸中的有機(jī)質(zhì)，普遍存在處理費(fèi)用高、氧化效率低等缺點(diǎn)。萃取法則使用萃取劑分離廢硫酸中的有機(jī)質(zhì)，存在萃取率較低、萃取劑消耗大等缺點(diǎn)。中和法是利用石灰、氨等堿性物質(zhì)與廢硫酸反應(yīng)，能有效消除有機(jī)質(zhì)與硫酸分子的相互作用力，使有機(jī)質(zhì)得以有效釋放，同時(shí)將硫酸轉(zhuǎn)化成有價(jià)值的下游產(chǎn)品。有學(xué)者利用氨中和烷基化廢酸生產(chǎn)硫酸銨。還有學(xué)者利用氣升式浮選裝備分離。上述兩種方法能得到有價(jià)值的硫酸銨產(chǎn)品。但產(chǎn)溶劑和水分的引入會(huì)增加后續(xù)蒸發(fā)能耗，且氨水價(jià)格較高，影響了該法的經(jīng)濟(jì)性。

　　因此，應(yīng)該有一種經(jīng)濟(jì)、有效的廢酸處理工藝。而用尿素與硫酸反應(yīng)耦合溶劑萃取新方法處理乙炔工藝廢硫酸，該方法可獲得硫酸脲產(chǎn)品 ，同時(shí)萃取分離廢酸中有機(jī)質(zhì)。

　　那么，新工藝該選用哪種耦合萃取劑呢?為了反應(yīng)后能有效的分離萃取劑和母液，萃取劑不應(yīng)與廢硫酸互溶。對(duì)常見的11種有機(jī)溶劑進(jìn)行了對(duì)比研究，結(jié)果見表1。環(huán)己烷、庚烷、四氯化碳、甲苯、二氯甲烷和三氯甲烷與廢硫酸形成不互溶的兩相，其中四氯化碳、二氯甲烷和三氯甲烷萃取相的顏色明顯加深，說(shuō)明具有一定的萃取效果，而環(huán)己烷、庚烷、甲苯萃取相顏色并無(wú)明顯變化，說(shuō)明其基本無(wú)萃取效果。但當(dāng)加入尿素反應(yīng)后，上述6種萃取劑都表現(xiàn)出了一定的萃取能力，說(shuō)明反應(yīng)耦合萃取工藝比單純的溶劑萃取過(guò)程能夠更有效地分離去除有機(jī)雜質(zhì)。其中，環(huán)己烷、庚烷、甲苯的萃取效果較弱，而四氯化碳、二氯甲烷、三氯甲烷具有更好的萃取效果?？紤]到萃取劑毒性、穩(wěn)定性等因素，選擇二氯甲烷作為萃取劑。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

　　(1)廢硫酸中的有機(jī)雜質(zhì)含有酮類、酯類、不飽和烴類、硫酸酯、磺酸鹽等物質(zhì)。這些有機(jī)質(zhì)可以與硫酸分子形成較強(qiáng)的分子間相互作用，使得廢硫酸難以通過(guò)萃取分離其有機(jī)雜質(zhì)，無(wú)法直接利用。

　　(2)尿素反應(yīng)耦合萃取分離是一種有效、經(jīng)濟(jì)的廢硫酸處理方法，在有效去除廢硫酸中有機(jī)雜質(zhì)的同時(shí)，可以獲得硫酸脲產(chǎn)品。較優(yōu)的工藝條件為：二氯甲烷/廢硫酸體積比3：1;反應(yīng)時(shí)間1.5h，尿素/H SO.摩爾比1.5：1， H， SO.濃度64.56%。此時(shí)有機(jī)碳去除率達(dá)到95.21%。該方法具有過(guò)程簡(jiǎn)單、有機(jī)碳去除率高、所得硫酸脲雜質(zhì)含量少等優(yōu)點(diǎn)，不僅實(shí)現(xiàn)了廢硫酸的低能耗處理，所得的硫酸脲也可用于復(fù)合肥的生產(chǎn)，具有較好的市場(chǎng)前景。