溶劑萃取法處理煉油廠含酚廢水

酚類化合物是一種原型質(zhì)毒物，對一切生物個體都有毒害作用。酚類化合物是美國國家環(huán)保局列出的129種優(yōu)先控制的污染物之一。含酚廢水在我國水污染控制中也被列為重點解決的有害廢水之一。目前，工業(yè)含酚廢水處理有化學(xué)氧化法、焚燒法、蒸汽法、吸附法、生化法、溶劑萃取法、乳狀液膜法、超聲波法、光催化分解法和超臨界法等。溶劑萃取法不僅設(shè)備投資少、占地面積小、操作方便、能耗低，而且能夠有效回收利用廢水中的酚類物質(zhì)，更適用于高濃度含酚廢水。本文主要針對煉油廠排出的經(jīng)去油及蒸餾的煉油廢水，采用溶劑萃取法進(jìn)行處理。

1.實驗

1. 1試劑和儀器

????含酚廢水，取自石化廠的煉油排放廢水，經(jīng)預(yù)處理;柴油;碳酸二甲酷，分析純;磷酸三丁酷，分析純;N-503;其他試劑均為分析純。

T H Z-82水浴恒溫振蕩器;恒溫水浴鍋;可調(diào)萬用電爐;電熱恒溫干燥箱;電子分析天平;ZD-2型自動電位滴定儀。

1.2實驗方法

1.2.1磷酸三丁酉旨柴油萃取

將含酚廢水進(jìn)行過濾。取一定體積的煉油廢水調(diào)到所需要的pH值。將磷酸三丁酷與柴油按照一定的體積比例混合成需要濃度的萃取劑，然后將一定體積的萃取劑與一定體積的煉油廢水按照萃取比共同放入250 mL碘量瓶中。將碘量瓶放入水浴恒溫振蕩器中，在衡定溫度下振蕩一定時間后，將碘量瓶中的混合溶液移入250 mL分液漏斗中靜置分層，量取下層液體的體積，量取一定體積的下層液體進(jìn)行嗅化滴定分析酚含量。將經(jīng)過萃取的富含酚的萃取劑與一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的反萃取劑氫氧化鈉溶液，按照一定的反萃取比共同放入250 mL碘量瓶中，放入水浴恒溫振蕩器中，恒溫振蕩一定時間后，將碘量瓶中的液體移入250 mL分液漏斗中靜置分層，量取下層液體的體積，并且量取一定體積的下層液體進(jìn)行嗅化滴定分析，計算酚含量。

1.2.2碳酸二甲酷一正己烷溶液萃取

取一定體積的煉油廢水調(diào)到所需要的pH值。將碳酸二甲酷與正己烷按照一定的體積比例混合成萃取劑，然后將一定體積的萃取劑與一定體積的煉油廢水按照萃取比共同放入250 mL碘量瓶中，放入水浴恒溫振蕩器中，在衡定溫度下振蕩一定時間后，將混合溶液移入250 mL玻璃分液漏斗中靜置分層，量取下層液體的體積，量取一定體積的下層液體進(jìn)行嗅化滴定分析酚含量。

1.2.3 ?N503一柴油溶液萃取

將N-503與柴油按照一定的體積比例混合成萃取劑，調(diào)節(jié)N-503與柴油混合溶液的pH至3 ~4?；旌先芤旱膒H調(diào)節(jié)使用醋酸溶液。然后將一定體積的萃取劑與一定體積的煉油廢水共同放入250 mL碘量瓶中。含酚廢水的pH值調(diào)節(jié)使用氫氧化鈉溶液或鹽酸溶液。將碘量瓶放入水浴恒溫振蕩器中，在衡定溫度下振蕩一定時間后，將碘量瓶中的溶液移入250 mL分液漏斗中靜置分層，取下層液體分析。

2結(jié)果與討論

2. 1磷酸三丁酷一柴油做萃取劑

2.1.1萃取劑中磷酸三丁酷組成的選定

????配制了四種磷酸三丁酷與稀釋劑柴油不同體積比組成的絡(luò)合萃取劑，在萃取比R為1:1，溫度為25℃, pH=8. 5條件下進(jìn)行萃取對比實驗，數(shù)據(jù)見表1。可見，兩相澄清的時間逐漸增大，酚濃度逐漸減小。萃取效率隨有效組分TBP的增加而增大，但變化很小。TBP的組成從10%~50%，脫酚率都可以達(dá)到99%以上。從脫酚率與萃取劑成本等各個方面的綜合考慮，決定選用TBP濃度為10%的柴油溶液作為萃取劑。

2.1.2溫度對萃取劑性能的影響

????在TBP組成為10%，萃取比為1:1, pH=8. 5下，考察不同溫度對萃取劑性能的影響。不同溫度下一級萃取的實驗數(shù)據(jù)見表2。溫度對萃取劑的性能影響不顯著，較高的溫度不利于萃取劑與酚形成絡(luò)合物，從而降低了萃取效率。在75℃時，酚濃度降至51.3 mg/L，脫酚率高于99.2%

2.1.3萃取相比對萃取效果的影響

????在TBP組成10%。θ一25℃.pH=8. 5條件下，考察了萃取劑按照不同萃取比對性質(zhì)相同的廢水的萃取效果，結(jié)果見表3。表3表明萃取劑對廢水萃取效果隨萃取比的下降而明顯下降，當(dāng)萃取比為1：5時，萃取率為95.3%。萃取比小于1：5時萃取效果下降明顯。當(dāng)萃取比為1:8時，萃取率為77.6%。當(dāng)萃取比為1 ：10時，萃取率僅僅為62.78%。這是因為體系發(fā)生的絡(luò)合反應(yīng)是一可逆反應(yīng)，體系中參與絡(luò)合反應(yīng)的TBP與總TBP之比即萃取容量利用率達(dá)到一定程度后，絡(luò)合反應(yīng)趨于平衡所致。因此，萃取比不宜小于1：5.

2.1.4 ?pH值對萃取劑性能的影響

????在TBP組成10%,R=1：1, θ= 25℃條件下，考察了pH值對萃取劑性能的影響，數(shù)據(jù)見表4。由表4可知，pH值在8. 0 ~ 9. 5內(nèi)變化對萃取劑性能影響不大，萃取劑性能隨pH值得升高而明顯降低。這是由于當(dāng)pH值較高時酚類主要以酚鈉鹽的形式存在，通過絡(luò)合反應(yīng)除酚較困難，因此操作中pH值應(yīng)小于9.5.

2.2以碳酸二甲酉旨正己烷做萃取劑

????配制了6種DMC與正己烷組成絡(luò)合萃取劑，在萃取比為1：1, θ= 25℃, pH一8. 5條件下進(jìn)行對比實驗，數(shù)據(jù)見表5?？梢?，DMC組成越大，萃取的效果越好。DMC的組成30%增長到8000，萃取率從85 . 40%增長到97.77%。雖然DMC的組成為80%時，萃取率為97.77%，但同時DMC的組成影響兩相流動和分層效果、分層時間，并且增加萃取劑成本。因此綜合考慮，選用DMC濃度為50%的正己烷溶液作為萃取劑。

????在DMC組成為50%。Θ=25 ℃.pH=8. 5條件下，考察不同萃取比的萃取效果，分別在萃取比為1：1,1：2,1：5.1 ：6.1：8.1：10時做脫酚對比實驗，結(jié)果見表6?？梢?，萃取比對萃取效果的影響非常大。萃取比越大，含酚濃度越低，同時萃取率越好。當(dāng)萃取比為1 ：1時，酚濃度為665 . 88 mg/ L，萃取率為90.5%。但是當(dāng)萃取比降為1：10時，酚濃度為5826 . 13 mg/ L，萃取率僅僅達(dá)到了19.97%。因此選取萃取比為1：1.

????在碳酸二甲酷組成為50%，萃取比為1：1,振蕩溫度為25℃的條件下，考察不同的pH值對萃取機(jī)性能及萃取效果的影響，數(shù)據(jù)見表7。pH值的變化對萃取性能沒有較大的影響。隨著pH值的增加，酚濃度的變化不大，pH值為8. 5時酚濃度僅僅增加到665. 88 mg/ L。在pH=1時，萃取率為92.6%;pH=8.5時，萃取率為90.5%。

2.3以N503一柴油溶液做萃取劑

以N503一柴油做萃取劑的最佳工藝進(jìn)行萃取實驗與以磷酸三丁酷和碳酸二甲酷做萃取劑時的萃取實驗進(jìn)行比較。在萃取劑N503的組成為30 %，?pH=3 ~4，萃取比為1 ：2的條件下做萃取實驗。萃取后酚濃度為298. 05 mg/ L,萃取率為95 .8%。

2.4 ?3種萃取劑比較

比較3種萃取劑所做的萃取實驗可以看出，磷酸三丁酷的萃取率達(dá)到99%以上，碳酸二甲酷的萃取率達(dá)到90%以上，N503的萃取率達(dá)到95%以上，萃取率都比較高，其中磷酸三丁酷的萃取率最好，磷酸三丁酷和N503要比碳酸二甲酷用量節(jié)省。雖然碳酸二甲酷的稀釋劑正己烷的用量比磷酸三丁酷和N503的稀釋劑柴油要少一些，但是