液液萃取技术处理含酚废水试验研究
本文采用吡啶-中油作为含酚废水脱酚萃取剂，对4000mg/L苯酚模拟废水进行萃取脱酚试验研究。通过单因素影响试验以及正交试验分析方法考察萃取剂组成以及操作条件如pH、萃取相比、温度、反应时间、振荡强度对含酚废水脱酚效率和分配系数的影响，筛选最佳比例的萃取剂组成，并确定萃取脱酚过程的最佳工艺条件，从而达到有效治理含酚废水，指导工业生产的目的。
1萃取试验方法
1.1试验方法
将中油萃取剂与配制的4000mg/L苯酚模拟废水于锥形瓶中按比例混合，置于恒温空气摇床中，调节摇床转速及温度，振荡摇匀。待反应完全后将锥形瓶中反应物移入分液漏斗，静置分层，记录分层时间及中油情况。取下层澄清水样测定含酚量，考察萃取各影响因素对含酚废水脱酚效率以及分配系数的影响。
1.2苯酚标准曲线
苯酚浓度采用4-氨基安替比林直接光度法测定。测得标准溶液酚浓度C对吸光度E的关系如表5.1所示。
根据表中测定数据，绘制苯酚标准曲线如下(图5.1)，经拟合得到标准曲线方程为:C=0.11E+0.0013(相关系数r=0.99975 ) 。
2萃取单因素影响试验
2.1吡啶含量对萃取效率的影响
煤焦油中油的大部分碱类物质在酸洗精制过程被脱除，因此需添加一定量有机碱以满足中油萃取剂对苯酚的去除效果。吡啶属于Lewis碱，酚类物质属于Lewis酸，二者同时存在时，盐基和酚发生络合反应生成分子化合物:
上述反应过程是可逆的，其平衡状态与酚和盐基含量比例直接有关。
试验取50mI中油，采用添加纯毗淀的方法改变萃取剂的组成，以达到提高萃取效率的目的。在其他萃取操作因素不变的条件下，分别考察了萃取剂中毗淀碱含量为0, 2%, 4%, 6%, 8%, 10%, 12%, 15%, 20%时，中油萃取剂对4g/L苯酚模拟废水的萃取效率以及分配系数变化情况，试验条件及结果列于表5.2中。绘制萃取效率以及分配系数曲线如下。
从图5.2曲线可以看出，中油萃取剂中添加一定量毗淀对苯酚模拟废水的萃取效率有显著影响，萃取效率随着砒睫碱含量的增加而提高。当毗陡含量在6%时已经达到拐点，脱酚效率为90.72 %。当吡啶含量为8%时，脱酚效率达到峰值91.31 %，此后再增加其含量对萃取效果无显著提高。这可能是由于中油萃取剂在此时已达到对苯酚的饱和萃取容量;另一方面，增加吡啶含量，使得有机相体积减少，影响了中油对苯酚的物理溶解能力，从而使萃取剂对水样酚萃取效率以及分配系数都有略微降低情况。
而且，毗淀碱含量过高，使得萃取剂毒性增大，中油在反萃再生过程易产生乳化现象，影响反萃取效率。因此，对于中油萃取剂的组成，毗淀碱含量宜控制在4~6%
2.2 pH值对萃取效率影响
溶剂萃取过程中，通常情况下待分离物质是以分子形态进入有机相或与络合剂反应生成萃合物而转入有机相的。随pH值的增大，苯酚在水中的解离程度亦增大，分子形态的苯酚摩尔含量减小，萃取效率和分配系数也随之减小。
从图5.3可以清楚的发现，当苯酚模拟废水呈酸性时，中油萃取剂对水样的酚萃取效率较高，维持在90%左右，基本没有太大变化。当pH值上升到10附近时，苯酚在水中的解离程度增大，分子形态的苯酚摩尔含量减小，萃取剂对苯酚模拟废水的萃取效率急剧下降，pH值增高到12以后，有机相和水相已经不能分层，中油失去了对苯酚的萃取性能。实验室配置的苯酚模拟废水pH值为6.8，可不调节水样pH直接进行萃取操作。
2.3相比对萃取效率的影响
理论上，随着毗陡碱一中油萃取剂和苯酚模拟废水相比的增大，苯酚在有机相中的分散效果更好，有利于分层，缩短分层时间，萃取效率随着油水比增大而提高。然而油水萃取相比过大，会导致毗陡碱一中油萃取剂的循环使用量增加，工业费用加大。且萃取后中油萃取剂含酚量较低，碱洗再生过程中，酚钠盐不易饱和，影响中油萃取剂的再生效率。
萃取脱酚试验过程，取50ml苯酚模拟水样与不同体积萃取剂混合，保持恒温空气摇床转速为160r/min,温度50℃，改变油水相比，反应5min后分离出下层澄清水样测定酚浓度。试验数据列于表5.3，并计算中油萃取剂对苯酚模拟废水的脱酚效率。
根据萃取过程的油水相比与萃取效率关系绘制曲线如图5.4所示，随着中油相体积增加，油水相比的增大，萃取剂对苯酚的萃取效率亦提高。油水相比为1.4:1时，对苯酚的萃取效率达到了91.32% 。
此后再增加中油体积，萃取剂的脱酚效率提高不明显。因此，综合工业生产的能耗考虑，油水相比保持1.2:1~1.4:1之间，即可满足萃取脱酚要求，中油脱酚效率可达90%以上。
2.4温度对萃取效率的影响
适宜的萃取操作温度可加快溶液分子的运动速率和传质过程，利于中油萃取剂与酚水分离。萃取过程温度太低，两相接触不好，反应不完全，使得脱酚效率下降。而温度过高，萃取剂在水中的溶解度增大，随水带走的损失量增加，还易产生液泛影响效率。当萃取温度超过70℃时，溶液中的酚类物质大量挥发，影响试验结果。
由图5.5可以发现，当温度为45~50℃之间时，萃取剂对苯酚模拟废水的萃取效率和分配系数都达到最高值，脱酚效率可达到90%以上。一般来说，工厂的出口酚水温度在45~50℃之间，可直接进行萃取脱酚操作。
2.5时间对萃取效率的影响
试验考察了不同反应时间对萃取效率的影响，结果显示，苯酚在中油萃取体系中的平衡速度较快，中油萃取剂对苯酚模拟废水的萃取效率在3min之后即无明显变化，因此可推断在一定时间内萃取时间对酚萃取率无影响。考虑到脱酚效率和工业能耗的结合，将反应时间控制在5min较为适合。
2.6振荡强度对萃取效率的影响
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