松香胺萃取处理含酚废水的研究
摘要用松香胺萃取处理模拟含酚废水研究了萃取剂组成、油水比、废水酸度对分配系数的影响,萃取温度、萃取时间对脱酚效率的影响,以及反萃剂的浓度、用量和反萃温度对反萃率的影响。
关键词松香胺萃取含酚废水
煤气厂、焦化厂、树脂厂、苯酚厂等企业排放大量的含酚废水,其酚含量从几百mg /L至十几万mg/L不等生产酚醛树胎酚醛塑料的工厂废水中酚含量高达20~50g/L目前工业上处理含酚废水的方法很多,常用的方法为生化法、吸附法、萃取法液膜分离法对于高浓度含酚废水的处理,目前多采用萃取法回收酚或先加醛和酸进行缩聚预处理降低酚含量后再进一步处理
我们用松香胺萃取处理高浓度含酚废水,酚去除率���99. 9%以上萃取液用NaOH溶液反萃回收酚,并回收萃取剂松香胺循环使用。由于松香胺在水中的溶解度非常小,故在萃取过程中损失很小。本研究用松香胺煤油溶液(松香胺的质量分数为30%萃取处理模拟含酚废水,探讨了各种条件对分配系数及脱酚效率的影响。(松香胺萃取处理含酚废水的研究)
1.试验部分
1. 1萃取剂和模拟废水
试验采用某生产的总胺质量分数90%以上的歧化松香胺,配成松香胺煤油溶液(松香胺的质量分数为30%)作萃取札
模拟废水用苯酚(化学纯)配制,含酚30000mg /L废水的pH用盐酸溶液调找
无酚水为实验室自制,其它所用试剂为分析纯。
1. 2萃取试验
在常温下取一定量萃取剂及40ml模拟含酚废水置于150mL分液漏斗中,连续摇动一定时间后放置分层,取下层水相5mL测酚含量
1. 3反萃试验
取一定量的NaOH水溶液(质量分数为20% ),加入40m L萃取液后搅拌并加热至50℃左右,反萃一定时间后放置分层,冷却至室温,放入150mL分液漏斗中分离,取上层溶剂5mL测酚含量
1. 4分析方法
酚含量采用嗅化滴定法测定
2结果与讨论
2. 1萃取剂中松香胺浓度对分配系数的影响
松香胺粘性大,影响其在废水中的扩散和传质,应加入稀释剂以改善其分散性通过试验发现,煤油和甲苯对松香胺均具有很好的溶解性考虑到甲苯毒性大、易挥发,而煤油挥发性低,在水中溶解度非常小,故选择脂肪烃煤油作松香胺的稀释剂。
在萃取温度为25℃、油水比(体积比)为1:6.67水相pH为4.0。模拟废水含酚30000mg /h松香胺在萃取剂中的质量分数为10%一100%的条件下,进行萃取试验,测定萃取剂中松香胺的质量分数(k)与酚的分配系数(k)之间的关系,试验结果见图1
从图1可见,随着萃取剂中煤油加入量的增加,酚的分配系数增大这是由于萃取剂粘度下降,松香胺在废水中的扩散和传质状况得以改善,因此使更多的酚进入萃取液但由于煤油添加量的提高,松香胺在水中溶解的量也相应提高,故选择萃取剂中松香胺的质量分数为30%
2. 2油水比对分配系数的影响
油水比是指萃取剂与水的体积比在萃取温度为25℃、水相pH为4.0模拟废水含酚30000mg /h萃取剂中松香胺质量分数为30%的条件下,测定油水比与酚的分配系数的关系,试骑结果见图2
由图2可知,酚的分配系数随着油水比的减小而下降从油水比与废水处理效果的关系来看,油水比越大废水处理效果越好,但废水处理成本将提高本方法选择油水比为1:6. 67当然,随着含酚废水浓度、萃取剂浓度等相关条件的变化,油水比需做相应的调整.
2. 3废水酸度对分配系数的影响
在萃取温度为25℃、模拟废水含酚30000mg /h萃取剂中松香胺质量分数为30%、油水比为1:6. 67的条件下,测定模拟含酚废水的pH与酚的分配系数的关系,结果见图3
由图3可见,废水pH从1至7,酚的分配系数变化不大,pH继续增大,分配系数则有所下降但当废水pH为7w 8. 5时萃取剂的脱酚能力仍然很高因此,萃取时废水pH控制在4.0为宜
2. 4温度对萃取脱酚效率的影响
在模拟废水含酚30000mg /h p H为4.0。萃取剂中松香胺质量分数为30%、油水比为1:6.67条件下,测定在不同温度下的萃取脱酚效率试验结果表明,温度升高,萃取脱酚效率下降,但变化不大因此选择萃取温度为25℃左右。
2. 5萃取时间对脱酚效率的影响
在萃取温度为25℃、模拟废水含酚30000mg /h pH为4. 0萃取剂中松香胺质量分数为30%、油水比为1 :6. 67的条件下,测定萃取脱酚效率随时间的变化,结果见图4
由图4可见,脱酚效率随萃取时间的延长而提高萃取时间超过35s后,脱酚效率增长较缓本方法选择萃取时间为2min
2. 6反萃温度对反萃率的影响
反萃是用NaOH使萃取液中的酚全部转变成酚钠,酸转变成盐,酚钠与盐易溶于水,从而使其从萃取液中全部分离出来,使萃取剂得以回收用NaOH溶液(质量分数为20%)为反萃剂,在油碱比为1:1. 5的条件下,反萃处理萃取液,测定温度对萃取剂回收率和两相分离时间的影响,试验结果见图5
由图5可见,萃取剂回收率随温度升高而下降,当温度超过10求时,反萃温度对萃取剂回收率影响很大这主要是由于松香胺与苯酚在温度高于10求时很容易发生反应生成松香胺酚盐,致使萃取剂回收率大大降低反萃温度对两相分离时间的影响较大,温度升高有利于两相分离时间的缩短本方法选择反萃温度为40℃
2. 7反萃用碱量与反萃率的关系
在反萃剂中NaOH质量分数为20%、温度为25℃条件下,测定实际用碱量与理论碱量之比与反萃率的关系,试验结果见图6理论碱量是指在反萃过程中使萃取液中的酚全部转变为酚钠理论上所需要的NaOH量
由图6可见,反萃率随用碱量的增加而提高,但当反萃用碱量与理论碱量之比超过1. 4时,反萃率提高的很i}试验同时还表明,随着用碱量增加,反萃速度加快,两相分离时间缩短在保证反萃效果的前提下,应尽可能地减少反萃用碱量本方法选择反萃用碱量与理论碱量之比为1. 5
2. 8反萃剂中NaOH浓度与反萃率的关系
在反萃用碱量是理论碱量的1. 4倍温度为25℃条件下,测定反萃剂中NaOH浓度的变化对反萃率的影响,结果表明,反萃剂中碱浓度对反萃率的影响不大但试验也表明,反萃剂碱浓度的提高,有利于酚类的回收,但不利于两相的分离和萃取剂的回收,故选择反萃剂中NaOH的质量分数为20%
2. 9实际含酚废水的处理
从某化工厂210树脂生产车间取含酚废水,在萃取温度为2犷、萃取时间为40s油水比为1' 7的条件下,用松香胺煤油溶液(松香胺质量分数为3 (Ylo)为萃取剂,进行3级萃取处理,结果见表1
由表1可见,废水处理前含��37820mg/L,经3级萃取处理后,酚含量降至18. 91mg/L,3级萃取的总脱酚率为99. 95%。处理后的废水再经吸附处理就可达到排放标准