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络合萃取法处理β-萘磺酸钠工业废水

论文类型 技术与工程 发表日期 2000-02-01
来源 《工业用水与废水》2000年第1期
作者 魏凤玉,彭书传,崔鹏,邓传芸
关键词 β-萘磺酸钠 络合萃取 三辛胺(TOA) 废水处理
摘要 采用络合萃取法,以TOA为萃取剂、煤油为稀释剂处理β-萘磺酸钠工业废水。结果表明,当pH=0.5~1.0,废水:草取剂:稀释剂=100:10:40时,废水经二级萃取CODCr去除率达98.0%。萃取后的络合相经NaOH解络后上层油相为萃取剂,可循环使用;下层为浓缩的β-萘磺酸钠,可回收利用。将二级萃余水相用H2O2-Fe2+氧化后,出水CODCr降至100mg/L以下,可达标排放。

魏凤玉,彭书传,崔鹏,邓传芸
哈肥工业大学化工学院,合肥 230009

  摘 要:采用络合萃取法,以TOA为萃取剂、煤油为稀释剂处理β-萘磺酸钠工业废水。结果表明,当pH=0.5~1.0,废水:草取剂:稀释剂=100:10:40时,废水经二级萃取CODCr去除率达98.0%。萃取后的络合相经NaOH解络后上层油相为萃取剂,可循环使用;下层为浓缩的β-萘磺酸钠,可回收利用。将二级萃余水相用H2O2-Fe2+氧化后,出水CODCr降至100mg/L以下,可达标排放。
  关键词:β-萘磺酸钠;络合萃取;三辛胺(TOA);废水处理
  中图分类号:X783
  文献标识码:A
  文章编号:1009-2455(2000)01-0022-03

Treatment of Sodium β-Naphthalene Suifonate Industrial Wastewater by Complex Extraction
WEI Feng-yu, PENG Shu-chuan, CUI Peng, DENG Chuan-yun

  Abstract: A complex extraction method was used for the treatment of sodium β-naphthalene sulfonate industrial wastewater with TOA as the extractant and kerosene as the diluent. The results show that when pH=0.5-1.0 and the ratio of wastewater :extractant:diluent=100:10:40, the CODCr removal rate of the wastewater after the two-stage extraction reached98.0%. NaOH was added into the complex phase after extraction so that the resulted upper layer in oilphase was extractant which can be recycled and the lower layer was enriched sodium β--naphthalene sulfonate which can be recovered. By oxidizing the raffinate with H2O2-Fe2+, the CODCr of the outlet water came down below 100mg/L, which met standard and can be discharged.
  Keywords: sodium β--naphthalene sulfonate; complex extraction; TOA; treatment of wastewater

  高浓度有机工业废水由于组份复杂。有机物及无机盐含量高,其治理历来被认为是一个难题。如有机中间体2——萘酚生产中排放的β——萘碘酸钠工业废水中,含有大量的有机物茶磺酸钠,CODCr高达40g/L。Na2SO4、NaHSO3Na2SO3等,该废水采用一般的液一液萃取、混凝沉降、浓缩[1]等方法处理效果均不佳。
  络合萃取法是利用某些萃取体系中能形成第三相(又称络合相),且该第三相具有高度富集被处理废水中有机物的特点,来处理有机工业废水[2-3]。本研究采用络合萃取法处理β——萘磺酸钠生产废水,回收β——萘磷酸钠,萃余液再以H2O2-Fe2+化学氧化法处理。结果表明,该法费用低、无二次污染,CODCr去除率高,出水达国家标准,可直接排放。

1 实验部分

1.1 水样及试剂
  废水水样采自南京化工厂,外观呈棕红色、不透明,州为2.5,水样中CODCr最高达40g/L。萃取剂三辛胺(TOA),磷酸三丁酯(TBP)、正丁胺均为分析纯;稀释剂为民用煤油、磺化煤油、四氯化碳(分析纯);凡涉及CODCr值测定所需试剂均为分析纯。
1.2 分析方法
  
水样CODCr值采用标准重铬酸钾法;pH值采用玻璃电极法。
1.3 实验步骤
  将萃取剂、稀释剂与预先调好pH的100mL废水加人到250mL。分液漏斗中,振荡数分钟后,静置分层:上层为有机相、下层水相为萃余相、中间为络合相。从水相中取样分析CODCr。将络合相放入圆底烧瓶中,加入一定量NaOH,加热回流一定时间后,静置分层,上层为回收的萃取剂,下层为萃取出的β-萘磺酸钠有机物。将回收的萃取剂并入有机相,循环使用。

2 实验结果与讨论

2.1 萃取剂和稀释剂的选择
  经实验反复确定,萃取反应基本上在20min内完成。以下实验萃取时间均为20min,萃取均在室温下进行。以磺化煤油为稀释剂,分别用TOA、IBP。正丁胺作萃取剂处理β-萘磺酸钠生产废水,结果见表1。

表1 不同萃取剂对萃取效果的影响 萃取剂 CODCr/(mg.L-1) η/% 萃取相数 正丁胺 29887 21.7 2 TBP 22838 36.0 3 TOA 4006.2 89.5 3

  由表1可知,用TOA为萃取剂,CODCr去除率最高,且能形成络合相。以TOA为萃取剂,取不同稀释剂处理β—萘磺酸钠废水,结果见表2。由表2可知,用磺化煤油作稀释剂时,去除率最高,且其价廉易得。安全无毒,所以选择磺化煤油为稀释剂。

表2 不同稀释剂对萃取效果的影响 稀释剂 CODCr/(mg.L-1) η/% 萃取相数 煤油 5845.5 83.6 3 磺化煤油 3819.7 89.3 3 四氯化碳 6175.78 82.7 3

2.2 原水pH对萃取效果的影响
  用H2SO4调节原废水的酸度,不同pH对处理效果的影响见图1。由图1中曲线1可见,随着溶液酸度增加,CODCr去除率增加。这是由于TOA属路易斯碱,在酸性条件下将会与芳香族磺酸发生络合反应:
       R-SO3-+H++R3′N→RSO3HNR3 (1)
  而在碱性条件下又发生解络反应:
       RSO3HNR3′+NaOH→RSO3Na+H2O+NR3 (2)
  由图1可见,当pH在0.5-1.0之间,CODCr去除率最大达98.0%左右。pH值再增高时,萃取效率反而略有降低。这是由于虽然酸度增加有利于反应(1)向右进行,但同时萃取剂会与体系中存在的无机阴离子如HSO4-等发生副反应(3):
       R3′N+H++HSO4-→R3′NHHSO4 (3)
  从而降低了萃取效果,故选取原水最佳州为0.5-1.00。
  萃取前后水相pH的变化,实验结果见图1中曲线2。由曲线2可见,萃余水相的pH比原水pH高,这是由于发生了反应(1)萃取后废水中磺酸类的酸性化合物转移到厂络合相的缘故。

2.3 萃取剂用量对萃取效果的影响
  
取100mLpH=1.0废水,36mL。磺化煤油,改变萃取剂TOA的用量对萃取效果的影响见图2。由图2可见,随着TOA用量增加,(CODCr去除率提高。当TOA用量增加到20%(油相)以上或萃取剂:水相=1:100时,CODCr去除率几乎不变。因此,萃取剂的最佳用量为20%(油相)。

2.4 稀释剂用量对萃取效果的影响
  
在络合萃取中,稀释剂的作用是稀释萃取剂,降低萃取液的粘度,从而促使水相与络合相的快速分离。如萃取液中无稀释剂,则其放置数日也不能使水相与络合相分层。因此,稀释剂的投加对萃取过程的进行是很重要的。取100mLpH=1.0废水,10mLTOA,加入不同稀释剂对萃取效果的影响见图3。由图3可见,稀释剂用量在40mL以上时对CODCr去除率影响不大。
  综上所述,确定最适宜的萃取条件为:废水pH为0.5~1.0,萃取剂:稀释剂:废水:=10:40:100,依此条件废水一级萃取 CODCr去除率可达96.0%左右。
2.5 萃取剂的回用
  
萃取剂TOA的回收利用是本法能否工业化应用的关键。由反应(2)可知,络合物在碱性条件下可发生分解反应,向络合相中加人NaOH,可达到回收萃取剂的目的。NaOH用量对萃取剂回收量的影响见图4。由图4可见,当 NaOH量达6%以上(即 6gNaOH/100mL络合相)时,回收的萃取剂量基本不变,此时萃取剂的回收率达90.8%。解络后所得下层有机物浓缩相可回收利用,由实验测得IL原废水可得此浓缩物约56mL。

  为了考察回收所得萃取剂的使用效果,在最佳萃取条件下进行萃取剂的循环实验,结果见表3。

表3 萃取剂的循环利用 稀释剂使用次数 废水萃取前CODCr/(mg.L-1) 废水一级萃取后 废水二级萃取后 CODCr总去除率/% CODCr/(mg.L-1) 去除率/% CODCr/(mg.L-1) 去除率/% 1 36893 415 96.9 324 22.0 99.2 2 38140 5500 85.6 744 87.0 98.0 3 38140 7896 79.3 534 93.2 98.6 4 38140 9345 75.5 797 91.5 9.0 5 38140 10088 73.6 593 94.1 98.5

  由表3可见,随着TOA回用次数的增加,废水CODCr去除率有所下降,这是由于解络后的TOA中含有少量水,致使TOA纯度降低,但废水经二级萃取CODCr总去除率均达98.0%以上,效果与新鲜TOA相当,因此解络后的TOA可重复使用,从而大大降低了处理费用。
2.6 二级草余液的后处理
  
由表3可见,经二级萃取后的废水CODCr均超过100mg/L以上,达不到国家工业废水排放标准,本文采用Fe2+-H2O2氧化法[4]对萃余液进行处理。在每升废水中投入H2O21.6~2g、FeSO44g的条件下,反应60min后出水CODCr80~100mg/L以上,达到国家排放标准,可直接排放。

3 结论

  用TDA-磺化煤油体系络合萃取法处理β——萘磺酸钠工业废水是可行的,废水经二级萃取后CODCr去除率达98.0%。产生的少量络合相经NaOH 解络后,上层油相为萃取剂TOA,可循环利用;下层为浓缩的β—萘磺酸钠有机物,可回收使用。将二级萃取后的水相用H2O2-Fe2+法氧化60mn后,出水CODCr降至100mg/L以下,可达标排放。因此,该法费用低,不产生二次污染,具有一定的经济效益与环境效益。

参考文献:

  [1] 经再英.2—萘酸生产废水的处理[J].化工环保,1991,11 (3):157-161.
  [2]He Suiyuan, Jin Yunyun ,Yuan wujian. A new methed of treatment of spent wool scouring Liquor with solvent extraction[J]. Chinese Environ Sci. 1990.1(1):58-63
  [3]何燧源,金云云,赵庆祥.用萃取第三相形成法处理1-萘胺-8-磺酸生产废水[J].华东理工大学学报,1996,22(3):326-329.
  [4] 彭书传,魏凤玉,崔康平.H2O2-Fe2+法处理β—萘磺酸钠 生产废水的研究[J].工业水处理,1998,13(1):20-22.


   作者简介: 魏凤玉,女,36岁,讲师,硕士。

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