协同一络合萃取法回收含酚废水中的酚类
摘要
在现有的各种回收处理高浓度含酚废水的方法中，溶剂萃取法最为有效.但现有常用脱酚萃取剂分别存在着萃取;;低等诸多缺点.萃残液中一般尚存有几十至几百mg·L-1的酚类，本文提出了协同络合萃取法、并按该法原理研制了HC-1--HC-4四类新型协同络介萃取剂.
酚类化合物大量存在于煤焦油及各种煤的液化、气化产物中，是煤加工过程中主要副产物之一，酚类化合物在化学工业中有着广泛的用途，但却具有较强的毒性.含酚废水是一种常见的工业废水，来源广、毒性大，严重地危害生态和环境.随着煤炭转化、化学工业的发展及环境保护严格标准的实施，含酚废水的治理已成为人们高度重视的环保问题。
溶剂萃取法是国内外处理工业含酚废水最广泛和处理高浓度含酚废水最为有效的方法，但现有的方法目前往往只用作含酚废水的一级处理，萃取残液中一般尚存有几十至几百mg·L-1的酚类。因此溶剂萃取法脱酚只能为二次生化处理提供基础，很难一步达到排放标准.迄今，还未见有溶剂萃取法一次处理达到环境排放标准的报道.本研究依据协同萃取理论和可逆络合萃取理论，提出了络合萃取法回收含酚废水中酚类，取得了理想的结果，从而为有效地回收含酚废水中宝贵资源酚类和一步脱酚达标提供一了可能性.
实验部分
1.仪器与试剂
将苯酚o一甲酚，m一甲酚，p一甲酚四种常见酚类按一定比例配成200-8000mg ·L-1的酚水溶液·焦化含酚废水从合钢、铜陵焦化厂取样·试剂为色谱级或CP和AR级.
2.络合萃取原理
萃取理论认为，两种或两种以上萃取剂混合在一起进行萃取时，萃取分配比D协显著大于每一萃取剂在相同条件下单独使用时的分配比D加合(D1+D2 +D3 + … )，即D协≥D加合.
萃取分离可分为物理萃取和化学萃取两大类.物理萃取基本上不涉及化学反应.对于许多液液萃取体系，特别是若干金属的溶剂萃取体系，其过程多伴有化学作用.这类过程是伴有化学反应的传质过程，一般称作化学萃取，也称络合萃取.在这类工艺过程中，稀溶液中待分离溶质与含有络合剂的萃取溶剂相接触，络合剂与待分离溶质反应形成络合物，并使其转移至萃取相内;然后进行逆向反应使溶质得以回收，萃取剂循环使用.相间发生的络合反应可以用下述简单的平衡式加以描述:
溶质+n·络合剂＝络合物
某一萃取体系若具有协同、络合双重作用，则称之为协同一络合萃取.协同一络合萃取兼具协同萃取、络合萃取二者的优点，具有更显著的高效性和高选择性.
3.络合萃取剂的研制
在研制某一物质的新萃取剂时，必须结合该物质的结构特点和物理、化学性质.以下以HC-1为例具体阐述协同一络合萃取剂的研制过程.
3. 1酚类物质的特点分析
由于酚类具有苯环结构、酸性、极性的特点，因此下列三类溶剂均可作为酚类萃取剂:a.苯及其同系物;b.碱性有机溶剂;C.含氧或极性有机溶剂.将a, b, c三类物质按一定比例和种类进行组合，则可形成具有协同萃取效应的多官能基萃取剂;又由于酚类具有可与b类等物质反应的酚性一OH官能团，因此，当萃取剂含有可与酚类起络合反应的b类或c类时，则进行络合萃取.
3. 2 HC-1络合剂的选择
毗吮的结构式为
毗吮环上的碳原子与氮原子均以sp“杂化轨道成未因键，每个原子上有一个P轨道，P型封闭的共扼体系，具有芳香性.轨道中有一个P电子，共有(4n-}2)个P电子形成环氮原子上还有一个spz杂化轨道，被一对电子占据，参与成键，可与质子结合，具有碱性.又由于毗吮环上诱导效应与共扼效应方向一致，而偶极矩较高，即极性较强·另外，毗吮的碱性使之易于酚形成络合物因此，毗吮为兼具a, b, c三类性质特点的酚类络合剂.
3. 3 HC-1协同剂的选择
由于苯((a类)可作为酚类萃取剂，毗吮具���芳香性，可溶于苯，因此可选苯为协同剂.将毗陡与苯以一定比例互溶后，则形成协同一络合脱酚萃取剂.3. 4萃取的传质过程苯与酚类主要发生溶解的传质过程，毗咤与酚类的相间络合反应为:当协同一络合萃取体系中的物理传质过程和化学传质过程达到平衡时，则完成了萃取过程.
3. 5酚类的回收及络合剂再生
酚的毗陡络合物可与比酚酸性更强的无机酸反应释出酚类和毗陡盐基:
油层通过蒸馏可分别得到协同剂苯和酚类，毗陡成盐后进入水相.水相用碱液调至pH9. 0左右，可释出CSHSN，使络合剂得以再生:
依据以上原理，还研制了HC-2- --H('}-4一三类协同一络合萃取剂，其中HC-1--HC-3均含有芳香性络合剂，可选择苯及其同系物作协同剂;HC-4中含一>P}，官能团，可选择具有沐}O官能团的酮类等作协同剂·络合剂在HC-1---HC-4中最佳比例分别为25V%，25V%，20wt%，25wt%
二结果与讨论
1.四种协同一络合萃取剂的萃取性能
四种协同一络合萃取剂HC-1-HC--4对苯酚水溶液的萃取平衡常数(K0)见表1，为便于比较，将几种常用萃取剂的萃取平衡常数列于表2.
由表1,2可知，四种协同一络合萃取剂与常用萃取剂相比，具有较高或很高的萃取平衡常数，尤其HC-3和HC-4的萃取平衡常数分别高达612. 4和487. 3，为目前国内大量使用性能优良的萃取剂N-503的萃取平衡常数的4一5倍.同时表1,2还表明协同一络合萃取剂比单一溶剂苯类或酮类的萃取平衡常数高至数十倍乃至数百倍.
2.四种协同一络合萃取剂的pH适宜性
从酚类的角度看，酚类具有弱酸性，在水溶液中存在着不同程度的电离:
由上式可知，随着溶液中仁H十〕浓度的降低(即pH增大)，上式的化学平衡向右移动，增加了酚在水中的溶解度和水中的A r一0一浓度.因此，从化学平衡和电荷平衡的角度看，如果萃取剂不同时具有萃取Ar一OH和Ar)一的作用，将Ar--O一也“捕”入萃取相，将影响脱酚效果.因此，通常情况下碱性介质中不利于萃取脱酚.
从萃取剂的角度看，协同一络合萃取剂一般含有N或O等官能基原子.而不同官能基的萃取剂在不同的pH范围内的化学稳定性和对酚类的萃取平衡常数(Ko)具有较大的变化.然而含酚废水由于产生的方式不同，其pH变化范围较大.因此，在萃取脱酚时，掌握萃取剂的pH适宜性显得十分重要。
含N的有机碱类易与质子成盐而进入水相，如毗
