鄰甲酚中試含酚廢水處理研究
摘要：采用蒸餾和萃取法對鄰甲酚合成中含酚廢水進行處理。實驗結果表明：廢水中甲醇的去除率98.8%，酚的去除率99.4%。
關鍵詞：鄰甲酚 含酚廢水 N-503萃取劑 萃取 蒸餾
1 前言
鄰甲酚是一種重要的有機化工中間體，主要采用苯酚和甲醇為原料經氣相催化甲基化合成[1]。生產鄰甲酚的廢水含有酚和未被反應的甲醇，直接排放將嚴重污染環境。國內外對含酚廢水治理與回收提出并實施了多種處理 方法 [2，3]。作者 研究 探索了蒸餾、N-503萃取劑萃取工藝。結果表明，廢水經處理后，酚去除率>99.4%，醇的去除率可達98.8%。
2 試驗部分
2.1 蒸餾脫甲醇
廢水取樣于鄰甲酚中試生產，組成見表1。由于廢水中含有較高濃度的甲醇，采用內徑?24 mm玻璃鍍銀塔，裝填3×5 mm螺旋型的玻璃填料，塔板數為7，蒸餾。待塔頂溫度穩定后，開始恒采出。當塔頂溫度升至100℃左右時停止采出。餾出物甲醇和酚可重新返回反應系統套用。結果表明：采用蒸餾可脫去廢水中絕大部分甲醇(98.8%)和少量的酚類化合物。
表1 鄰甲酚廢水的主要成分(mg.l-1)
|
組分 |
甲醇 |
苯酚 |
鄰甲酚 |
2，6-二甲酚 |
COD |
|
含量 |
9800 |
7800 |
11 600 |
3600 |
1.21×105 |
2.2 萃取工藝條件
對蒸餾脫除甲醇后的含酚廢水在常溫下采用N-503萃取劑萃取脫酚。4-氨基安替吡啉直接比色法測定水相中的酚含量。試驗結果見表2～6。
表2 N-503∶水的配比對廢水酚去除率的 影響
|
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：廢水萃取前的含酚量9170 mg.l-1，N-503∶煤油=4∶6，接觸時間20 min
表3 N-503∶煤油的配比對廢水酚去除率的影響
|
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：廢水萃取前的含酚量9170 mg.l-1，N-503∶水=1∶10，接觸時間20 min
表4 不同酚含量的廢水對廢水酚去除率的影響
|
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，接觸時間20 min
表5 萃取級數對廢水酚去除率的影響
|
萃取的級數 |
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，廢水萃取前的含酚量9170 mg.l-1，接觸時間20 min
表6 接觸時間對廢水酚去除率的影響
|
時間(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
以上試驗結果表明：當接觸時間>5 min、N-503∶煤油=4∶6、N-503∶水=1∶10，萃取的級數1級，廢水酚去除率>96%;萃取級數2級，廢水中的酚去除率可達99.4%。
2.3 反萃取的工藝條件考察
萃取后的含酚有機相用氫氧化鈉溶液反萃取，酚以酚鈉的形式進入水相，油相再用于萃取，含酚有機相中酚含量24.4 mg.l-1。反萃取條件試驗結果見表7～10。
表7 氫氧化鈉濃度對反萃效果的 影響
|
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：反萃溫度30℃，接觸時間20 min，堿∶油(V/V)=1∶1
表8 堿油比對反萃效果的影響
|
堿油比(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：反萃溫度30℃，接觸時間20 min，10%氫氧化鈉溶液
表9 溫度對反萃效果的影響
|
溫度(℃) |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
除酚率(%) |
82.9 |
92.9 |
93.2 |
98.1 |
注：堿油比=1∶1，接觸時間20 min，10%氫氧化鈉溶液
表10 接觸時間對反萃效果的影響
|
時間(min) |
5 |
10 |
15 |
20 |
|
除酚率(%) |
59.3 |
89.1 |
89.3 |
92.9 |
注：反萃溫度30℃，堿油比=1∶1，10%氫氧化鈉溶液
從上述試驗可知：在氫氧化鈉的濃度為10%(Wt)、反萃取溫度50℃、堿油比=1∶1、接觸時間為20 min的條件下，有機相除酚率>98%，升高溫度、增加接觸時間，有利于有機相中酚的去除。
3 結論
(1)鄰甲酚中試生產廢水經蒸餾，甲醇的脫除率達98.8%。
(2)脫去甲醇后的含酚廢水用N-503萃取劑萃取，接觸時間>5 min，N-503∶煤油=4∶6，N-503∶水=1∶10，萃取級數為一級時除酚率96.6%，為二級時除酚率達99.4%。
(3)萃取后的廢水需進一步處理才能達到國家排放標準。
參考 文獻
1 劉智凌，王曉光，黃湘云等.石油化工，1997(5)：282
2 戴猷元等.化工進展，1991(6)：40
3 林齊平.水處理技術，1993(3)：19
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