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高浓度含酚废水处理萃取剂的选择

编辑:DH    发布时间:2015/11/12 13:58:05
 多种工业生产过程中产生的高浓度含酚废水,如焦化工业、制药工业、染料工业、石油化工、农药生产等。酚是水环境中严格限制的有机污染物。它是重要化工原料,国内外对含酚废水处理与资源回收技术已较成熟,目前处理回收酚的工艺应用很广。常用萃取剂N,N-二(r-甲基庚基)-乙酰胺(简称N503)或803号液体树脂;稀释剂为液体煤油。但这种萃取剂因相平衡分配系数较小,单纯采用此法,不能是含酚废水处理达标排放,只能作为处理含酚废水的生物处理的预处理工艺。最新研究成果,采用N235与季铵盐N263为主体的复合萃取剂,可以实现含酚废水达标排放。

(一)N,N-二甲基庚基-乙酰胺

该萃取剂是中国科学院在上海有机化学研究所20世纪70年代开发的,为淡黄色的油状液体,属取代酰胺类化合物,国内已工业化生产。

其结构式为:

主要物理常数:沸程155±5℃(133Pa);相对密度0.85~0.87;粘度(19.5±0.7)×10-3Pa.s;表面张力2.93Pa(25℃);在水中溶解度小于0.01g/L,易溶于酒精、苯、煤油、石油醚等有机溶剂;凝固点-54℃,闪点168℃,燃点190℃;对小白鼠的半数致死量为802/kg,属无毒级。

N503对热的稳定性较好,经反复蒸馏,较少分解,对酸、碱较稳定。

N503对酚的萃取效果见表1-1.当采用纯品进行萃取面两相体积相等时,苯酚的分配系数达500,单级萃取脱酚率大于95%。其脱酚原理是酚羟基与N503上的氧能形成一种较为稳定的分子间氢键缔合物。还有该缔合物的萃取相可用NaOH溶液反萃取,苯酚与NaOH反应生成酚钠,进入水相,从而使N503得到再生还原。所得的酚钠溶液与硫酸反应,生成苯酚,回收利用。

除了对酚有较高的萃取效率以外,N503对苯乙酮、苯甲醛、苯甲醇也有显著的萃取效果,还可用冶金工业萃取铀、锆、铌和钌等金属。

N503浓度/%

主溶剂

进水含酚量/mg.L-1

出水含酚量/mg.L-1

脱酚率/%

分配系数

0

煤油

2977

2418

18.8

0.23

5

煤油

2977

326

89.04

8.13

10

煤油

2977

138

95.4

20.6

15

煤油

238

6.5

97.3

35.6

30

煤油

2977

35.3

98.8

83.3

60

煤油

2977

6.9

99.8

430

0

重苯

约3000

约1000

约62

约2

表1-1N503对酚的单级萃取效果比较

 

与其他脱酚萃取剂相比,N503具有效率高,水溶性小,无二次污染,不易乳化,性能稳定,易于再生等优点。

 

(二)QH型复合性萃取剂

QH型复合性萃取剂是由N235与季铵盐N263为主体的复合性萃取剂。它是一种高效广适性含酚废水萃取剂,其相平衡分配系数较大,可使任何浓度的含酚废水达到排放标准。根据某化工厂含酚废水用QH萃取剂,三级错流工艺处理,原水酚浓度为3350mg/L,第二级出水含酚浓度降低到0.06mg/L。用NaOH溶剂反萃取,萃取剂循环使用,酚以钠盐形式回收利用。QH萃取剂经700次重复使用的结果,其萃取效率基本不变见表2-1。

 

重复次数

1

100

200

300

400

500

600

700

原水酚浓度/mg.L-1

5689

9640

8880

9461

9533

9175

8388

10034

第二次出水浓度/mg.L-1

0319

0.19

0.20

0.24

0.21

0.27

0.26

0.28

萃取效率/%

99.998

99.998

99.998

99.997

99.998

99.997

99.997

99.997

表2-1 QH萃取剂重复使用结果

 

 

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