孫冬冬

(神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

1 引言

甲醇制烯烴(簡稱MTO)是指以甲醇為原料，主要產(chǎn)物為乙烯、丙烯等低碳烯烴的化學(xué)生產(chǎn)工藝[1]。堿洗塔廢堿液的中主要污染物為易揮發(fā)有機(jī)物、浮油、分散油及廢堿液中的懸浮物，有機(jī)物大致組成為沸點較高的烴類、含氧化合物(乙醇、二甲醚、丙酮、丙醛、丁酮等)、多甲基苯等，化學(xué)需氧量(COD)可達(dá)30000～70000 mg/L[2-3]。此外，廢堿液pH值一般12以上，BOD/COD值往往小于0.15，必須進(jìn)行預(yù)處理后方能排入全廠污水生化處理系統(tǒng)。目前針對提高難降解廢水的可生物降解性方面的研究很多，驗證有效的預(yù)處理工藝包括：化學(xué)氧化、膜分離、物理吸附、溶劑萃取等[4]。

本文研究萃取法脫除廢堿液中的黃油及有機(jī)物，提高廢堿液可生物降解性。

2 實驗方法

2.1 溶解浮油實驗

廢堿液中的黃油有相當(dāng)一部分呈固體狀，漂浮在堿液上方，容易堵塞設(shè)備和管道，因此選取的萃取劑必須能夠?qū)⑵淙芙鉃橐后w，以便于進(jìn)一步油水分離。另外考慮到萃取劑成本，選擇廠內(nèi)容易獲得的溶劑，如：煤基戊烯、二甲苯、抽余2-丙基-庚醇(抽余2-PH)等作為實驗原料。其中，煤基戊烯是產(chǎn)品氣中C5+烴類混合物，以戊烯為主要成分，總戊烯含量65%左右；抽余2-丙基-庚醇是碳四綜合利用裝置生產(chǎn)2-丙基-庚醇過程中產(chǎn)生的廢液，主要組分包括2-丙基-庚醇、2-丙基-2-庚烯醛和水。

黃油選取廢堿液中剛排出的黃油如圖1所示。

圖1 新鮮黃油樣品

(1)將黃油樣品與萃取劑分別按照1∶1、1∶2、1∶4的比例 放入燒杯中混合，加熱到45℃下，考察萃取劑和黃油的溶解效果。

(2)將萃取劑和黃油混合后加熱到不同溫度，考察溫度對溶解效果的影響，確定工業(yè)化時的最佳運(yùn)行溫度。

2.2 萃取破乳實驗

堿液選取堿洗塔塔底排出的廢堿液，堿液組成如表1所示。萃取劑選取抽余2-PH、2-PH和煤基戊烯。

表1 廢堿液水質(zhì)分析

實驗方法

(1)取一定體積的廢堿液，測定其COD濃度，按照一定比例與萃取劑混合，在一定溫度下攪拌均勻后放入分液漏斗靜置，分離出水相，測定水相COD濃度，計算COD脫除率。

(2)其他條件不變情況下，改變廢堿液pH值，考察pH值對萃取效果的影響。

(3)其他條件不變情況下，使用不同的萃取劑，考察萃取劑對萃取效果的影響。

“對啊，就因為她們離婚了，我才要她們一起去啊。離婚是氣頭上的事，倆人硬著頭皮這么鬧，到頭來也只有離婚了；那是對爛眼阿根他們有個交待。但是離婚之后，倆人就又后悔了，其實你妹心里有張翔，張翔心里也有她。我們把倆人一起叫去，要不了一年半載他們就會復(fù)婚的。信不信你到時候看吧？”

(4)其他條件不變情況下，改變萃取溫度，考察溫度變化對萃取效果的影響。

(5)其他條件不變情況下，改變萃取劑添加量，考察萃取劑添加量對萃取效果的影響。

3 結(jié)果與討論

3.1 不同萃取劑對浮油溶解效果

三種溶劑與浮油按照不同比例混合后溶解效果如表2所示。其中，煤基戊烯和二甲苯與浮油溶解效果較差，浮油和這兩種溶劑基本不溶。

抽余2-PH與浮油混合后完全混溶。進(jìn)一步考察溶劑與浮油比對溶液性狀的影響發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溶劑與浮油體積比≥4時，得到的混合溶液粘度較小，適合使用離心泵輸送。因此，工業(yè)化溶解浮油時建議抽余2-PH與浮油的體積比至少為4∶1。

表2 不同萃取劑對浮油溶解效果

3.2 溫度對浮油溶解效果的影響

圖2 溫度對浮油溶解效果的影響

抽余2-PH與浮油質(zhì)量比為4∶1，放置在水浴鍋中分別加熱至規(guī)定溫度后開始攪拌并計時，攪拌速度為200r/min，記錄浮油完全溶解時記錄所耗時長。浮油溶解速度與溫度的關(guān)系如圖2所示。

由圖2可知，隨著溫度升高，浮油溶解所需時間呈快速下降趨勢，溫度達(dá)到60℃以上時，浮油溶解所需時間隨溫度升高而下降的關(guān)聯(lián)曲線趨于平緩，說明此時溫度對浮油溶解速度的影響已經(jīng)很小?？紤]到工業(yè)化時溫度越高，溶劑揮發(fā)量越大，并且消耗的熱量也越多，因此最佳萃取溫度宜為60℃。

3.3 pH值對萃取堿液效果的影響

實驗樣品采自堿洗塔底同一批次的廢堿液，取100mL廢堿液倒進(jìn)實驗燒杯中，分別用98%的濃硫酸酸化，使pH值達(dá)到7,6,5,4,3和2，并以不進(jìn)行酸化處理的廢堿液(pH值=13.4)作為對比樣。然后在燒杯中加入采自同一批次的2-PH萃取劑100mL，萃取劑與廢堿液的體積比約為1∶1，使用電動攪拌器以600r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5min，然后轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，在室溫下靜置1h，分離出下層水相，測定下層水相的COD，結(jié)果見表3。

表3 廢堿液在不同pH值下的COD脫除率

表3(續(xù))

由表3可知：廢堿液在堿性條件下使用2-PH作為萃取劑萃取效果較差，在酸性條件下，萃取效果明顯優(yōu)于堿性條件，總體來說PH值越小，萃取效果越好，即COD脫除率越高。當(dāng)pH值在7以上時，COD脫除率低于30%；當(dāng)pH值小于7時，COD脫除率明顯升高，特別是，當(dāng)pH值小于3時，COD脫除率可達(dá)到74%以上，因此可以確定，廢堿液進(jìn)行萃取操作的最佳pH值范圍為3以下。

3.4 不同萃取劑對廢堿液萃取效果的影響

在廢堿液廢堿原液采自堿洗塔底同一批次的廢堿液，取100mL廢堿液倒進(jìn)實驗燒杯中，分別用98%的濃硫酸酸化，使pH值為2.02，然后分別以2-PH、抽余2-PH和煤基戊烯為萃取劑，萃取劑與廢堿液體積比為1∶1，萃取溫度為40℃，使用電動攪拌器以600r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5min，然后轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，在20℃下靜置1h，分離出下層水相，測定下層水相的COD，結(jié)果見表4。

表4 不同萃取劑下廢堿液COD脫除效果

從表4可知，2-PH和抽余2-PH在pH值為2時對廢堿液的萃取效果較好，COD脫除率可以超過75%。煤基戊烯萃取效果較差，COD去除率為58.28%。抽余2-PH是2-PH生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，一般是作為燃料油銷售，價格相對2-PH產(chǎn)品便宜很多，因此選取抽余2-PH作為廢堿液萃取劑。

3.5 溫度對萃取效果的影響

在pH值為2.14，2-PH與廢堿液體積比為1∶2條件下，分別在20,30,40,50,60℃進(jìn)行萃取實驗，使用電動攪拌器以600r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5min，然后轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，在20℃下靜置1h，分離出下層水相，測定下層水相的COD，結(jié)果見表5。

表5 不同溫度下廢堿液COD脫除效果

從表5可知，20～50℃時，隨著溫度升高，COD脫除率也從80.39%提高至86.13%；溫度繼續(xù)升高至60℃時，COD脫除率不再提高，與50℃時相比略有降低。廢堿液中懸浮的黃油是一種較大分子聚合物，溫度較低時在水中呈固體懸浮狀，此時溫度升高會使溶液粘度變小，擴(kuò)散系數(shù)變大，有利于萃取操作；但隨著溫度升高，有機(jī)物在水中的溶解度也相應(yīng)增加，這對萃取操作不利。在本實驗中，溫度在20～50℃范圍內(nèi)，溫度升高的正向作用大于負(fù)作用。

4 結(jié)論

通過上述實驗研究,可以得出以下結(jié)論：

(1)2-PH和抽余2-PH對堿液中浮油溶解效果較好，考慮溶劑經(jīng)濟(jì)性后確定抽余2-PH為最佳溶劑，最佳溶解條件為：抽余2-PH與浮油質(zhì)量比為4∶1，溶解溫度為60℃。

(2)在酸化萃取廢堿液實驗中，2-PH和抽余2-PH萃取效果較好，最佳萃取條件為：以抽余2-PH為萃取劑，在pH值為2、溫度50℃，萃取后出水COD濃度降低至7000mg/L以下，COD脫除率可達(dá)85%以上。

(3)廢堿液流量僅為1～2 m3/h，用萃取劑預(yù)處理脫除大部分浮油和溶解性有機(jī)物后，可經(jīng)其他污水稀釋后送至污水生物降解裝置進(jìn)一步處理。