邻甲酚中试含酚废水处理研究
摘要：采用蒸馏和萃取法对邻甲酚合成中含酚废水进行处理。实验结果表明：废水中甲醇的去除率98.8%，酚的去除率99.4%。
关键词：邻甲酚 含酚废水 N-503萃取剂 萃取 蒸馏
1 前言
邻甲酚是一种重要的有机化工中间体，主要采用苯酚和甲醇为原料经气相催化甲基化合成[1]。生产邻甲酚的废水含有酚和未被反应的甲醇，直接排放将严重污染环境。国内外对含酚废水治理与回收提出并实施了多种处理 方法 [2，3]。作者 研究 探索了蒸馏、N-503萃取剂萃取工艺。结果表明，废水经处理后，酚去除率>99.4%，醇的去除率可达98.8%。
2 试验部分
2.1 蒸馏脱甲醇
废水取样于邻甲酚中试生产，组成见表1。由于废水中含有较高浓度的甲醇，采用内径?24 mm玻璃镀银塔，装填3×5 mm螺旋型的玻璃填料，塔板数为7，蒸馏。待塔顶温度稳定后，开始恒采出。当塔顶温度升至100℃左右时停止采出。馏出物甲醇和酚可重新返回反应系统套用。结果表明：采用蒸馏可脱去废水中绝大部分甲醇(98.8%)和少量的酚类化合物。
表1 邻甲酚废水的主要成分(mg.l-1)
|
组分 |
甲醇 |
苯酚 |
邻甲酚 |
2，6-二甲酚 |
COD |
|
含量 |
9800 |
7800 |
11 600 |
3600 |
1.21×105 |
2.2 萃取工艺条件
对蒸馏脱除甲醇后的含酚废水在常温下采用N-503萃取剂萃取脱酚。4-氨基安替吡啉直接比色法测定水相中的酚含量。试验结果见表2～6。
表2 N-503∶水的配比对废水酚去除率的 影响
|
N-503∶水(V/V) |
1∶2.5 |
1∶5 |
1∶7.5 |
1∶10 |
1∶12.5 |
1∶17.5 |
|
萃取后酚含量(mg.l-1) |
56 |
130 |
220 |
360 |
480 |
820 |
|
酚去除率(%) |
99.4 |
98.6 |
97.6 |
96.1 |
94.8 |
91.1 |
注：废水萃取前的含酚量9170 mg.l-1，N-503∶煤油=4∶6，接触时间20 min
表3 N-503∶煤油的配比对废水酚去除率的影响
|
N-503∶煤油(V/V) |
2∶8 |
3∶7 |
4∶6 |
5∶5 |
|
萃取后酚含量(mg.l-1) |
980 |
580 |
360 |
240 |
|
酚去除率(%) |
89.3 |
93.7 |
96.1 |
97.4 |
注：废水萃取前的含酚量9170 mg.l-1，N-503∶水=1∶10，接触时间20 min
表4 不同酚含量的废水对废水酚去除率的影响
|
酚含量(mg.l-1) |
10 060 |
9170 |
6700 |
|
萃取后酚含量(mg.l-1) |
339 |
350 |
240 |
|
酚去除率(%) |
96.6 |
96.3 |
96.4 |
注：N-503∶煤油=4∶6，N-503∶水=1∶10，接触时间20 min
表5 萃取级数对废水酚去除率的影响
|
萃取的级数 |
1 |
2 |
|
萃取后酚含量(mg.l-1) |
310 |
57 |
|
酚去除率(%) |
96.6 |
99.4 |
注：N-503∶煤油=4∶6，N-503∶水=1∶10，废水萃取前的含酚量9170 mg.l-1，接触时间20 min
表6 接触时间对废水酚去除率的影响
|
时间(min) |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
|
萃取后酚含量(mg.l-1) |
350 |
340 |
350 |
350 |
350 |
|
酚去除率(%) |
96.2 |
96.3 |
96.2 |
96.2 |
96.2 |
注：萃取前的含酚量9170 mg.l-1，N-503∶煤油=4∶6，N-503∶水=1∶10
以上试验结果表明：当接触时间>5 min、N-503∶煤油=4∶6、N-503∶水=1∶10，萃取的级数1级，废水酚去除率>96%;萃取级数2级，废水中的酚去除率可达99.4%。
2.3 反萃取的工艺条件考察
萃取后的含酚有机相用氢氧化钠溶液反萃取，酚以酚钠的形式进入水相，油相再用于萃取，含酚有机相中酚含量24.4 mg.l-1。反萃取条件试验结果见表7～10。
表7 氢氧化钠浓度对反萃效果的 影响
|
NaOH(Wt%) |
1 |
5 |
7.5 |
10 |
12.5 |
15 |
20 |
|
除酚率(%) |
74.2 |
84.4 |
90.2 |
92.9 |
83.3 |
44.8 |
23.1 |
注：反萃温度30℃，接触时间20 min，碱∶油(V/V)=1∶1
表8 碱油比对反萃效果的影响
|
碱油比(V/V) |
1∶1 |
1∶2 |
1∶2.5 |
1∶3 |
1∶4 |
|
除酚率(%) |
92.9 |
92.3 |
83.3 |
77.6 |
62.6 |
注：反萃温度30℃，接触时间20 min，10%氢氧化钠溶液
表9 温度对反萃效果的影响
|
温度(℃) |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
除酚率(%) |
82.9 |
92.9 |
93.2 |
98.1 |
注：碱油比=1∶1，接触时间20 min，10%氢氧化钠溶液
表10 接触时间对反萃效果的影响
|
时间(min) |
5 |
10 |
15 |
20 |
|
除酚率(%) |
59.3 |
89.1 |
89.3 |
92.9 |
注：反萃温度30℃，碱油比=1∶1，10%氢氧化钠溶液
从上述试验可知：在氢氧化钠的浓度为10%(Wt)、反萃取温度50℃、碱油比=1∶1、接触时间为20 min的条件下，有机相除酚率>98%，升高温度、增加接触时间，有利于有机相中酚的去除。
3 结论
(1)邻甲酚中试生产废水经蒸馏，甲醇的脱除率达98.8%。
(2)脱去甲醇后的含酚废水用N-503萃取剂萃取，接触时间>5 min，N-503∶煤油=4∶6，N-503∶水=1∶10，萃取级数为一级时除酚率96.6%，为二级时除酚率达99.4%。
(3)萃取后的废水需进一步处理才能达到国家排放标准。
参考 文献
1 刘智凌，王晓光，黄湘云等.石油化工，1997(5)：282
2 戴猷元等.化工进展，1991(6)：40
3 林齐平.水处理技术，1993(3)：19
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