申请日2015.09.16
公开(公告)日2017.03.29
IPC分类号C02F1/26; C02F101/34
摘要
本发明公开了一种高效脱酚萃取剂及在含酚废水中的应用。该萃取剂，其活性成分包括磷酸三丁酯，还可包括中油以及胺类化合物。本发明选择磷酸三丁酯、中油和胺类化合物的混合物作为萃取剂。络合萃取脱酚方法由于其特殊的络合萃取机理，其分配系数较高，萃取能力强，且络合萃取剂经碱液反萃取后具有重复使用的优势，碱液富集分离回收废水中有价物质，从而实现酚类的高效处理与资源化回收。
权利要求书
1.一种萃取剂，其活性成分包括磷酸三丁酯。
2.根据权利要求1所述的萃取剂，其特征在于：所述萃取剂还包括中油;
所述中油具体为煤焦油蒸馏所得170-260℃的馏分。
3.根据权利要求1或2所述的萃取剂，其特征在于：所述萃取剂由所述磷酸三丁酯和中油组成。
4.根据权利要求1-3中任一所述的萃取剂，其特征在于：所述磷酸三丁酯和中油的体积比为1:1-1:6，优选1:1-1:3。
5.根据权利要求1-4任一所述的萃取剂，其特征在于：所述萃取剂还包括胺类化合物。
6.根据权利要求5所述的萃取剂，其特征在于：所述萃取剂由磷酸三丁酯、中油和胺类化合物组成。
7.根据权利要求5或6所述的萃取剂，其特征在于：所述胺类化合物选自叔胺类化合物和季铵盐中的至少一种;
其中，所述叔胺类化合物为三丙胺或三辛胺;
所述季铵盐为四甲基氯化铵或四乙基氯化铵;
所述磷酸三丁酯与所述中油的体积比具体为1:1-1:3，优选为1:1-1:2;
所述中油与所述胺类化合物的体积比具体为1:0.1-1:0.7，优选为1:0.3-1:0.7。
8.权利要求1-7中任一所述萃取剂在萃取酚类化合物中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述酚类化合物为含有酚类化合物的废水，具体为总酚在5000mg/L以上的废水。
10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于：所述萃取步骤中，萃取的温度为20-80℃;
萃取的时间为5min-60min;
萃取的pH值为2-8，具体为2-3或2-4;
所述萃取剂与所述废水的体积比为1:1-5，具体为1:1。
说明书
一种高效脱酚萃取剂及其在含酚废水中的应用
技术领域
本发明属于煤化工废水处理领域，涉及一种高效脱酚萃取剂及在含酚废水中的应用。
背景技术
在我国煤化工大规模发展的同时却产生了大量的高浓度难以降解的有毒有害的含酚废水，该废水水质复杂，含有高浓度酚类、氨氮、石油类、氰化物、SS及杂环化合物等。尤其是其中的酚是一种原型质毒物，对各种生物个体都有毒害作用，而且酚类物质对水体水源、水生生物、农作物也会产生严重的影响，是美国环保署(EPA)列出的129中优先控制的污染物之一，在我国，含酚废水在水污染控制中也被列为重点解决的有害废水之一。其中我国环保法规规定工业污水的挥发酚一级排放标准为0.5mg/L;生活饮用水的挥发酚含量须小于0.002mg/L。所以针对含酚废水需采取切实可行的方法，降低含酚废水中的酚类含量，减少其对环境造成污染，从而实现废水的无害化和资源化。
目前针对含酚废水的脱酚方法有溶剂萃取脱酚法、水蒸气脱酚法和吸附脱酚法等。其中水蒸气脱酚难以降低废水中的难挥发酚的含量;吸附脱酚难以实现对酚的特定吸附，且容易造成吸附饱和以及再生困难等问题。因此，目前工业上对含酚废水的处理主要采用溶剂萃取法，且目前工业上常用的萃取剂有二异丙醚、甲基异丁基甲酮，但由于醚沸点低、蒸汽压高、存在挥发损失大，对难挥发酚的萃取率低的问题;而酮则存在溶解损失大，且价格昂贵的问题，从而在一定程度上限制了醚和酮在工业上的发展。
针对目前在含酚废水脱酚过程中存在的萃取剂的问题，研究者对目前正在开发及使用的萃取剂进行了研究。
(1)CN1450006A公开的废水脱酚方法中同时采用两类萃取剂，其中萃取剂Ⅰ以高碳醇作为萃取剂;萃取剂Ⅱ由磷酸酯及煤油混合得到，该萃取剂存在萃取及反萃取流程复杂、难挥发酚萃取率低且反萃取损失大等问题。
(2)CN1683475A公开的炼厂碱渣络合萃取脱酚方法中采用两类萃取剂，其中萃取剂Ⅰ由磷酸三丁酯、C4-C7杂醇和甲苯、乙苯或二甲苯混合得到;萃取剂Ⅱ由C8-C12饱和烃、C4-C7杂醇和甲苯、乙苯或二甲苯混合得到。该萃取剂存在制备过程复杂、萃取及反萃取流程复杂、难挥发酚萃取率低且反萃取损失大的问题。
(3)CN103496812A、CN103496757A、CN103466873A、CN103466874A公开的高浓度酚氨废水处理方法中采用醋酸正丁酯作为萃取剂，该萃取剂存在对难挥发酚萃取率低，反萃取能耗高的问题。
(4)CN104276618A公开的煤化工废水脱酚方法中采用的萃取剂由乙酸仲丁酯、苯乙醚及冠醚类化合物组成，该萃取剂存在价格昂贵及萃取损失严重的问题。
针对目前正在开发及使用的萃取剂所存在的诸多缺点，开发新型高效的含酚废水脱酚萃取剂则成为该领域研究的重点，也是本发明得以完成的动力。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种高效脱酚萃取剂及在含酚废水中的应用。
本发明提供的萃取剂，其活性成分包括磷酸三丁酯。
该萃取剂亦可为只由磷酸三丁酯组成的单组分体系。
当所述萃取剂为磷酸三丁酯时，其对于酚类化合物尤其是难挥发酚的萃取率要高于现有技术中的二异丙醚的萃取率。
上述萃取剂中的活性成分还可包括中油。
所述中油具体为煤焦油蒸馏所得170-260℃的馏分。
当进一步向磷酸三丁酯中加入中油时，能够在保证对酚萃取率的同时缩短分层时间及减少萃取成本。
该萃取剂也可为只由所述磷酸三丁酯和中油组成的双组份体系。
所述磷酸三丁酯和中油的体积比为1:1-1:6，例如可为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6，优选为1:1-1:3，最优选为1:1。
所述萃取剂中的活性成分还可包括胺类化合物。即在加入中油的基础上，进一步继续加入胺类化合物，并使得三者的用量在特定数值范围内时，难挥发酚萃取率达到了最优，且有着最小的萃取剂用量(产生了利用率和效率最高、成本最低等诸多优点)，这证明磷酸三丁酯、中油、胺类化合物三者之间发挥了相互协调作用。
所述萃取剂也可为只由所述磷酸三丁酯、中油和胺类化合物组成的三组分体系。
其中，所述胺类化合物选自叔胺类化合物和季铵盐中的至少一种;
具体的，所述叔胺类化合物为三丙胺或三辛胺;
所述季铵盐为四甲基氯化铵或四乙基氯化铵;
所述胺类化合物最优选为三辛胺。
在该萃取剂中，磷酸三丁酯和中油的体积比为1:1-1:3，例如可为1:1，1:1.5，1:2，1:2.5，1:3;
中油和胺类化合物的体积比为1:0.1-1:0.7，例如可为1:0.1，1:0.3，1:0.5，1:0.7;
胺类化合物和磷酸三丁酯的体积比为1:1-1:6，例如可为1:1，1:2，1:3，1:4，1:5，1:6。
该萃取剂可按照如下步骤制备而得：将磷酸三丁酯加入到中油中，充分搅拌、溶解混合均匀，然后再将胺类化合物加入其中，再次搅拌均匀，得到所述萃取剂。
另外，上述本发明提供的萃取剂在萃取酚类化合物中的应用，也属于本发明的保护范围。其中，所述酚类化合物为含有酚类化合物的废水，
所述萃取步骤中，萃取的具体条件可为如下所示：
萃取的温度为20-80℃;
萃取的时间为5min-60min;
萃取的pH值为2-8，具体为2-3或2-4;
所述萃取剂与所述废水的体积比为1:1-5，具体为1:1;
所述萃取具体为将所述萃取剂与酚类化合物或含有酚类化合物的废水混匀。
本发明选择磷酸三丁酯、中油和胺类化合物的混合物作为萃取剂。络合萃取脱酚方法由于其特殊的络合萃取机理，其分配系数较高，萃取能力强，且络合萃取剂经碱液反萃取后具有重复使用的优势，碱液富集分离回收废水中有价物质，从而实现酚类的高效处理与资源化回收。
与目前工业上常用的物理萃取剂二异丙醚或甲基异丁基甲酮，本发明提供的萃取剂具有以下优点：
(1)萃取效率高：萃取效率显著高于物理萃取剂，尤其是对难挥发酚的萃取效率(85.64%)更是显著高于物理萃取的萃取效率(61%);对总酚在5000mg/L以上的高浓度含酚废水进行处理，使处理后的水含酚降至300mg/L以下，总酚去除率在94%以上，达到生化处理水质标准;
(2)溶剂损失小：该络合萃取剂在萃取过程中在水中的溶解损失(<0.1%，25℃)显著小于二异丙醚在水中的溶解损失(0.87%，25℃)和甲基异丁基甲酮在水中的溶解损失(1.7%，25℃);
(3)二次污染小：物理萃取的反萃取通过蒸馏的方式来实现，往往会产生二次污染，而该络合萃取剂在反萃取过程是依据加碱液的方式来实现，从而避免了反萃取过程对环境的污染。同时在反萃取的过程中废水中的酚能以酚盐形式回收，返回系统重新利用。
(4)中油易得，实现资源的充分利用：中油作为煤干馏过程中的主要产品，将中油代替煤油等其他的溶剂油作为稀释剂，不仅可以达到同样的萃取效果，同时可实现资源的充分利用。
