络合萃取脱酚工艺性能试验 王吉坤

图 1 废水有机物 GC-MS 定性分析 Fig． 1 Qualitative analysis of organic compounds in wastewater
by GC-MS
结合 GC -MS 谱图数据,定性分析废水中主要 有机物的种类(表 2)。 废水中有机物主要有酚、苯、 酮及高级醇,酚为主要有机物且种类复杂。
2-萘酚
2． 3 萃取工艺条件的单因素试验 采用 40% TOA-60% 煤油为络合萃取剂,对
河南义马气化厂的除油脱酸脱氨废水萃取脱酚。 91
2018 年第 1 期
洁净煤技术
通过单 因 素 法 对 萃 取 条 件 ( 萃 取 级 数、 相 比、 pH 值、温度) 进行探讨,研究萃取条件对萃取效果的 影响。 2． 3． 1 萃取级数对萃取效果的影响
2) 将处 理 后 的 废 水 与 萃 取 剂 按 相 比 加 入 圆 底 烧瓶,置于恒温磁力搅拌器中,在一定温度及转速下 进行萃取试验;试验后将圆底烧瓶中的混合液置于 分液漏斗中静置 1 h,分离得到萃取相与萃余相。 若 为多级萃取,则将萃余相重复步骤 2。
3) 测定萃取后废水中的挥发酚、难挥发酚及总 酚含量,并计算相应的萃取率。
络合萃取法[7] 基于酚与萃取剂之间的可逆络 合反应,具有高效性和高选择性[8-9] 。 酚是典型的 Lewis 酸,所以络合萃取剂应具有 Lewis 碱性。 磷酸 三丁酯( TBP) [10-11] 属于中性磷氧类萃取剂,具有较 强的 Lewis 碱性。 目前萃取脱酚的研究主要集中在
收稿日期:2017-09-20;责任编辑:李柏熹 DOI:10. 13226 / j. issn. 1006-6772. 2018. 01. 016 基金项目:国家高技术研究发展计划(863 计划) 资助项目(2015AA050501) 作者简介:王吉坤(1989—) ,男,山东聊城人,硕士,主要从事煤气化与煤化工废水处理研究。 E -mail:304336935 @ qq. com。 通讯作者:杜松,硕
苯酚 2-甲基苯酚 3-甲基苯酚 2 ,5 -二甲基苯酚 4-乙基苯酚 2 ,3 -二甲基苯酚 3 ,4 -二甲基苯酚 1 -(2 -羟基-6 -甲氧基苯基) 乙基-1 -酮 2-乙基-4-甲基酚 2-羟基-5-甲基间苯二甲醇 6 -羟基 -4 -甲氧基 -2 ,3 -二甲基苯
5-茚醇 4-烯丙基苯酚
CODa 含量
BODb 含量
SSc 含量
4 100
1 300 5 400 14 700 4 000
310
注:a 代表化学需氧量;b 代表生化需氧量;c 代表悬浮物。
由表 1 可知,废水总酚含量达 5 400 mg / L,符合 固定床气化废水酚含量高的特点;废水的可生化性 B / C = 0． 27<0． 3( B / C >0． 3 可认为满足生化进水的 要求) ,故废水进入生化处理前必须脱酚;废水中 SS
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王吉坤等:络合萃取脱酚工艺性能试验
工艺条件和缔合机理,对脱酚过程的乳化现象、分层 时间长等问题研究较少。 三辛胺( TOA) [12-13] 属于 胺类萃取剂,Lewis 碱性强于 TBP,对酚的萃取率高 于 TBP。 本文以 TOA -煤油为萃取剂,利用单因素 试验考察萃取级数、相比( 络合萃取剂与废水体积 比) 、pH 值、温度对萃取率的影响,并利用正交试验 考察不同因素对萃取率的影响,得到最优工艺参数, 确定最佳萃取率。
在相比 1 ∶ 4、pH = 4、30 ℃ 下考察不同萃取级数 对萃取效果的影响,结果如图 2 所示。
第 24 卷
图 2 萃取级数对萃取效果的影响 Fig． 2 Effect of extraction series on extraction rate
由图 2 看出,当萃取级数由 1 级增大到 5 级时, 挥发酚萃取率由 97% 增至 98% ,难挥发酚萃取率由 72% 增至 85% ,总酚萃取率由 91% 增至 95% 。 随 萃取级数增加,酚萃取率提高,废水中剩余酚含量减 少,但操作费及设备费增加,所以从保证萃取效果及 降低处理成本考虑,2≤萃取级数≤5。 2． 3． 2 相比对萃取效果的影响
Abstract:In order to obtain the optimum technological parameters of phenol complexation extraction process,the extraction experiment was carried out using 40% TOA-60% kerosene as complexing agent. The effect of different factors on the removal of phenol was determined by single factor experiment,and the effect of different factors on the extraction efficiency was studied through orthogonal experiment. Finally, the optimal process parameters were obtained. Extraction efficiency was achieved under the optimal process parameters. The results show that the phase ratio will be increased when the extraction rate increases,and pH and temperature decrease. The influence of the 4 -step conditions on the extraction rate is extraction rate >the phase ratio >pH> temperature. The best process parameters can be achieved when the extraction series is four grade,phase ratio is 1 ∶ 3,pH is 4,the temperature is 25 ℃ ,and the total phenol extraction rate is 94% . Key words:complexation extraction;dephenolize;single factor experiment;orthogonal experiment;the optimal process parameters
理萃取 方 式 回 收, 萃 取 剂 主 要 有 甲 基 异 丁 基 甲 酮 (MIBK) 及二异丙醚( DIPE) 。 MIBK 对多元酚萃取 率仅 80% [5-6] ,DIPE 对多元酚萃取率仅 60% ,萃取 后的废水对后续生化处理带来了较大负荷,且萃取 剂价格昂贵、溶剂回收损失严重,因此开发废水脱酚 的新方法具有重要的现实意义。
士。 E-mail:du@ cct. org. cn 引用格式:王吉坤,杜松. 络合萃取脱酚工艺性能试验[ J] . 洁净煤技术,2018,24(1) :90-95.
WANG Jikun,DU Song. Experiment on the performance of complexation extraction process[ J] . Clean Coal Technology,2018,24(1) :90-95.
第 24 卷第 1 期
2018 年 1 月
洁净煤技术
Clean Coal Technology
Vol． 24 No． 1 Jan. 2018
络合萃取脱酚工艺性能试验
王吉坤1,2 ,杜 松1,2
(1. 煤炭科学技术研究院有限公司,北京 100013;2. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京 100013)
表 2 废水中主要的有机物 Table 2 Main organic compounds of wastewater
保留时间 / min
组分
8． 721 10． 172 10． 550 11． 389 11． 590 11． 606 11． 817 12． 050 12． 310 12． 434 12． 629 12． 694 12． 840 13． 809
1 材料与方法
1． 1 仪器与试剂 仪器:GC-MS、紫外可见分光光度计、恒温磁力
搅拌器、精密 pH 计、真空泵及电子天平等。 试剂:百度文库辛胺、煤油、溴标准溶液、硫代硫酸钠标
准溶液、碘化钾、硫酸及淀粉等( 除煤油外,其他试 剂均为分析纯) 。 1． 2 试验步骤
1) 通过 H2 SO4 调节废水 pH 值,采用真空泵对 废水抽滤,除去废水中的悬浮物。
Experiment on the performance of complexation extraction process
WANG Jikun1,2 ,DU Song1,2
(1. Coal Science and Technology Co. ,Ltd. ,Beijing 100013,China;2. State Key Laboratory of Coal Mining and Clean Utilization,Beijing 100013,China)
2 试验结果与讨论
2． 1 原水水质分析 采用河南义马气化厂除油脱酸脱氨废水,深红
色,有恶臭味,pH = 8． 63,其水质特性见表 1。
表 1 废水水质特征 Table 1 Characteristics of wastewater quality
mg / L
挥发酚 含量
难挥发 酚含量
总酚 含量
2018 年第 1 期
含量较高,对废水进行有机物测定及脱酚处理前需 过滤除“ 杂质” 。 2． 2 原水中的主要有机物
首先过滤除去废水中的杂质,然后采用乙酸乙 酯萃取水中有机物,对分离后的有机相进行 GC-MS 检测( Agilent Technologies 7890A - 5975C) , 色 谱 柱 采用 DB - 5MS, 分 流 比 为 50 ∶ 1; 分 流 比 流 量 为 50 mL / min。 升温程序:50 ℃ 下保温 5 min,然后以 10 ℃ / min 升 至 100 ℃ , 再 以 30 ℃ / min 升 至 300 ℃ ,保温 4 min。 废水有机物分析结果如图 1 所示。
0 引 言
固定床气化作为煤制天然气的主要技术具有国 产化程度高、投资费 用 低、 产 气 中 甲 烷 含 量 高 ( 10 % 左右) 等特点。 气化过程产生大量高浓度含酚废 水,据统计,固定床气化炉气化 1 t 煤,会产生 0． 8 ~ 1． 2 m3 的含酚废水[1-3] 。 废水的水质复杂,颜色呈 褐色,有浓烈的酚氨臭味,含有高浓度焦油、酚类、氨 氮[4] 、芳 香 烃 等。 废 水 中 挥 发 酚 含 量 为 3 000 ~ 4 000 mg / L,难挥发酚含量为 1 500 ~ 4 000 mg / L。 酚作为一种有毒难降解的有机物,工业上常采用物
摘 要:为了获得络合萃取脱酚的最优工艺参数,采用 40% TOA-60% 煤油为络合萃取剂进行脱酚试 验研究。 通过单因素试验明晰了不同因素对脱酚效果的影响规律,通过正交试验确定了不同因素对 萃取效果的影响,并优化得到了最优工艺参数,确定了最佳的萃取效果。 结果表明,萃取级数增加,相 比增大,pH 值减小,降低温度可提高萃取率;4 种工艺条件对萃取率的影响顺序为:萃取级数>相比> pH>温度,最佳工艺参数为萃取级数 4 级、相比 1 ∶ 3、pH = 4、温度 25 ℃ ,最佳的总酚萃取率为 94% 。 关键词:络合萃取;脱酚;单因素试验;正交试验;最佳工艺参数 中图分类号:X784 文献标志码:A 文章编号:1006-6772(2018)01-0090-06