煤焦油制取有机碱脱酚机碱一中油含酚废水处理
酚类物质是工业废水中常见的高毒性、难降解有机污染物,同时又是有机化工的基本原料,具有很高的经济价值。因此,经济高效的治理和回收废水中的酚类物质,对环境保护和经济发展极为重要。
本论文采用络合萃取法处理含酚废水,选择某集团煤气化过程产生的副产品褐煤焦油中油(170℃一 230℃)作为含酚废水脱酚萃取剂,其含酚量在30~36%之间,是酚类物质的良好溶剂,且富含有机碱成分,与苯酚易形成络合物。
采用先碱洗后酸洗的方案对中油进行精制处理,在有机碱存在条件下,形成毗陡碱一中油含酚废水络合萃取体系,并将其对苯酚模拟废水进行萃取脱酚以及反萃取再生试验研究,确定萃取和再生操作过程的最佳工艺条件。碱洗过程得到酚钠盐,可回收有价值的酚类物质;酸洗过程产生的酸渣用氨水分解,分离出毗陡盐基,再经过蒸馏的方法提取有机碱馏分。(煤焦油制取有机碱脱酚机碱一中油含酚废水处理)
结果表明,中油经20%NaOH溶液1:1碱洗脱酚,再用92%硫酸1:5抽提后,精制得到的中油萃取剂油品酚含量<5%,能满足后续脱酚操作的要求。胶质以及沥青质基本去除,比重、豁度均有降低,化学性质较稳定;油品的杂质少、透明度高、嗅味得到明显改善。对酸渣进行分解蒸馏提取毗睫碱过程,温度范围在110 ℃~130℃和130℃一 180℃之间的馏出液为毗陡碱及其同系物。
萃取脱酚过程,采用毗陡·中油作为脱酚萃取剂,对4000mg/L苯酚模拟废水进行单级萃取试验研究。通过单因素影响试验以及正交试验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的影响。研究发现,当有机碱一中油络合萃取剂中毗淀含量为6%, pH值为7左右,油水相比1.4:1,反应温度50℃、摇床转速160r/min、反应时间5min,是萃取脱酚操作的最佳工艺条件,对苯酚模拟水样萃取效率在90%以上,水相酚浓度降至300mg/L左右。此外,通过多级错流萃取试验,综合考虑萃取效率以及工业能耗,拟定采用单级萃取操作。(煤焦油制取有机碱脱酚机碱一中油含酚废水处理)
萃取平衡曲线表明,随着苯酚模拟水样酚浓度的提高,毗睫碱一中油萃取体系的脱酚效率也逐渐提高,可见该萃取体系适合应用于高浓度含酚废水的治理。
论文采用15%NaOH溶液对中油萃取剂进行反萃取再生试验。研究发现,反萃取的最佳操作条件为碱油相比1:1.5、温度55℃、摇床转速140r/min、反应时间3min,中油萃取剂的再生效率可超过99%,且中油损耗量较小,可满足萃取剂的工业循环使用的要求。关键词:含酚废水,络合萃取法,煤焦油,毗淀,反萃取
水资源是基础性自然资源,是生态环境的控制性因素,同时又是国家的战略性经济资源,是一个国家综合实力的有机组成部分。放眼未来,水资源正日益影响着全球的生态环境与经济发展,探讨水资源的国家战略及其相关科学问题,己成为全球性的重要议题。(煤焦油制取有机碱脱酚机碱一中油含酚废水处理)
然而,随着全球经济的飞速发展,水资源的污染问题却日益严峻。水污染直接危害的是百姓饮水安全,据卫生部门和水利部门的最新调查数据,全国113个重点环保城市的222个饮用水地表水源的平均水质达标率仅为72%,不少地区的水源地呈缩减趋势,有的城市甚至没有备用水源。而农村饮用水符合卫生标准的仅为66%,还有34%的人口饮用水未达要求。初步调查显示,有3亿多人饮水不安全,其中有1.9亿人饮用水有害物质含量超标。水污染问题延伸出的另一大恶果无疑是对于经济的损伤,国家环保总局和国家统计局联合发布的《中国绿色国民经济核算研究报告》表明,2006年全国因包括水污染在内的环境污染造成的经济损失为5200多亿元,约占当年GDP的4%}4]。北宋变法大家王安石说“水之兴善利万物,万物因水而生”;“沧浪之水清兮,可以灌我足”,屈原的这种浪漫情怀,如今越来越成为历史的记忆和慨叹。面对日益恶化的水体环境,我们很难找到任何聊以自慰的乐观感觉,研究和解决水资源的污染问题功在当代,利在千秋。(煤焦油制取有机碱脱酚机碱一中油含酚废水处理)
我国水资源污染的来源有很多,随着工业化进程的进一步推进,由工业废水引起的环境污染问题也逐渐显现,其中之一便是含酚废水对水体资源的污染。含酚废水的来源十分广泛,煤气厂、焦化厂、炼铁厂、炼油厂、制药厂和合成纤维厂等都产生含酚废水酚类在水污染中的严重性主要由于它们对水生生物的极高毒性和难以生物降解,它是一种强神经毒物并有局部腐蚀性,对一切生物个体均有毒害作用,是美国环保署(EP.)列出的I29种优先控制污染物之一。然而酚类化合物同时又是有机化工的基本原料,具有很高的经济价值。因此,含酚废水的治理与回收是科学工作者急需解决的问题,对环境保护和经济发展都具有重要意义。(煤焦油制取有机碱脱酚机碱一中油含酚废水处理)
治理工业含酚废水,一方面应使其含酚量大幅度下降,减少对环境的污染,另一方面则应尽量回收废水中有价值的酚类物质,使其变废为宝。多年来,国内外研究者对含酚废水的治理和回收做了大量工作,并己研究出多种方法,主要包括物理法、化学法、生物法以及联合处理技术等。其中,溶剂萃取法以脱酚效率高,回收物经济价值大,操作简单,能源消耗低而著称,已广泛应用于高浓度工业含酚废水的治理上。然而其缺点是萃取过程中返混严重,易造成溶剂损失,适合作为一级回收处理。随着络合萃取技术、以及新型络合萃取剂的研究和开发,溶剂萃取法将为含酚废水处理提供更有效的途径。
目前,国际性能源紧张状况日益严峻,尤其是石油价格的不断攀升,世界各国都开始重视能源与化工原料的多样化。中国从自身资源特点和能源安全出发,更关注煤化工的发展。云南省褐煤资源丰富,在以煤气化为核心生产,有机化工产品以及煤液化生产合成油等新一代煤化工技术的引进、开发、研究方面都已取得很大进展,煤的综合利用即将开始新的篇章。(煤焦油制取有机碱脱酚机碱一中油含酚废水处理)
褐煤加压气化过程中必然产生煤焦油和含酚废水,大部分褐煤焦油中油只能作为劣质燃料油销售,经济价值较低。中油的含酚量高达28%}36%,说明其本身就是酚类物质良好的萃取溶剂,而且焦油中的大部分有机碱类都在中油内,毗睫碱属于Ixwis碱,能与Lewis酸苯酚形成络合物。如能将中油进一步加工制备成有机碱一中油脱酚萃取体系,既能有效降低和回收废水中的酚类物质,又能提升煤焦油产品的经济价值。
本论文拟从褐煤焦油中油出发,寻求含酚废水处理的经济、高效的溶剂萃取剂,具有较强的针对性和理论基础,是一项新颖的、很有研究价值和发展前途的技术,不仅可为含酚废水治理提供一种经济高效的酚类回收和可再生萃取剂,又可为褐煤焦油制取的无害化和资源化提供一项实用新技术,对水体环境保护和低温褐煤焦油的综合利用具有重大意义。(煤焦油制取有机碱脱酚机碱一中油含酚废水处理)
论文研究毗陡碱一中油含酚废水脱酚萃取剂的制备、脱酚操作以及反萃再生过程,并确定各个步骤的最佳操作条件。其特色在于以下三个方面:
(1)采用煤气化过程副产品煤焦油作为脱酚萃取剂,既能有效降低煤气废水酚浓度,回收有用酚类物质,又能对煤焦油进行综合利用,提高其经济价值,对煤化工行业的水体环境治理和经济发展具有重大贡献;
(2)对酸洗过程产生的酸渣进行蒸馏提取毗淀碱,既可作为萃取剂添加剂,提高脱酚效率,又能产生可观的经济价值,实现变废为宝的目的;
(3)采用NaOH溶液对脱酚后的中油萃取剂进行再生,萃取剂损失小,流程简单,可实现工业连续操作。
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