本發(fā)明涉及廢水處理領域，尤其涉及一種用于處理焦化廢水中焦粉與焦油的萃取劑及其制備方法。

背景技術：

焦化廢水是煤高溫干餾、煤氣凈化、化工產(chǎn)品回收和化工產(chǎn)品精制過程中產(chǎn)生的廢水，其主要含有酚類，喹啉、吡啶、噻吩等雜環(huán)化合物，這些有機物具有毒性大，難降解等特點，對人類健康構(gòu)成威脅。與此同時，焦化廢水中還含有焦粉固體，傳統(tǒng)的處理方法很難將焦粉從焦化廢水中分離出來，焦粉若長期沉積易堵塞焦化廢水處理系統(tǒng)管路，降低處理效率。一直以來，在焦化廢水中分離出焦粉及有機物的處理等問題都是焦化廢水處理的難點所在。

目前處理焦化廢水的方法一般是：利用溶劑萃取法去除焦化廢水中的酚類物質(zhì)，利用蒸汽吹脫法處理去除氨氮，對經(jīng)過一級處理后的焦化廢水采用生物處理，即活性污泥法。

焦粉長期沉積易堵塞焦化廢水處理系統(tǒng)管路，大大降低廢水處理效率。萃取劑同焦粉表面具有良好的接觸性質(zhì)尤為重要，現(xiàn)行萃取方法所采用的萃取劑不具備這一特性。與此同時焦油物質(zhì)難處理，現(xiàn)行萃取劑難以同時解決上述難題。因此，為了提高焦化廢水處理效率，開展多功能萃取劑的相關研究顯得尤為重要。

CN103848468A公開了用于處理焦化廢水的萃取劑，按質(zhì)量分數(shù)含以下組分：中性含磷類萃取劑4-25％，酸性含磷類萃取劑0.5-10％，助溶劑0.5-5％，稀釋劑60-95％。該萃取劑能同時萃取焦化廢水中的酚、雜環(huán)化合物、酯、芳香 烴等多種污染物，實現(xiàn)焦化廢水脫酚處理和脫氮處理同步實現(xiàn)。然而其并不能用于處理焦化廢水中的焦粉，從而無法降低焦化廢水的濁度，使得廢水處理的效率仍較低。

因此，如何研發(fā)一種同時可以處理焦化廢水中焦粉與焦油的萃取劑，用于進一步提高焦化廢水的濁度和提高焦化廢水處理效率已成為目前研究的重點。

技術實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于處理焦化廢水中焦粉和焦油物質(zhì)的多功能萃取劑。本發(fā)明創(chuàng)新地利用該萃取劑與焦粉表面良好的接觸性質(zhì)，在焦化廢水中高效分離出傳統(tǒng)方法難以處理的焦粉，大大提高了廢水處理效率，而且該萃取劑在主要萃取分離出焦粉的同時，還能夠有效去除喹啉、吡啶、噻吩等焦油的主要物質(zhì)，提高了焦化廢水的處理效率。

為達此目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種用于處理焦化廢水中焦粉與焦油的萃取劑，按質(zhì)量分數(shù)包含以下組分：酮類化合物30-50％，酯類化合物0-20％，醇類化合物40-60％。

本發(fā)明中，所述酮類化合物占萃取劑的質(zhì)量分數(shù)為30-50％，例如可以是30％、32％、33％、34％、35％、36％、38％、40％、42％、43％、45％、48％、50％等，優(yōu)選為45-50％；所述酯類化合物占萃取劑的質(zhì)量分數(shù)為0-20％，例如可以是0、2％、4％、5％、6％、7％、8％、10％、11％、12％、14％、15％、16％、18％、20％等，優(yōu)選為5-10％；所述醇類化合物占萃取劑的質(zhì)量分數(shù)為40-60％，例如可以是40％、42％、44％、45％、46％、48％、50％、52％、54％、55％、58％、60％等，優(yōu)選為40-55％。

優(yōu)選地，本發(fā)明中用于處理焦化廢水中焦粉與焦油的萃取劑，按質(zhì)量分數(shù) 包含以下組分：酮類化合物45-50％，酯類化合物5-10％，醇類化合物40-55％。

本發(fā)明創(chuàng)新地提出了萃取處理焦粉的方法，突破了焦化廢水中傳統(tǒng)的液液萃取，能夠有效降低焦化廢水的濁度，可大大改善焦化廢水處理系統(tǒng)管路堵塞現(xiàn)象，顯著提升焦化廢水的處理效果。另外，本發(fā)明創(chuàng)新地利用該萃取劑與焦粉表面良好的接觸性質(zhì)，在主要萃取分離出焦粉的同時，還能夠有效去除喹啉、吡啶、噻吩等焦油的主要物質(zhì)，因而實現(xiàn)了對焦化廢水中焦粉和焦油的同時處理，提高了焦化廢水的處理效率。

本發(fā)明中，所述酮類化合物為環(huán)己酮、甲基異丁基甲酮中的至少一種，優(yōu)選為環(huán)己酮。

本發(fā)明中，所述酯類化合物為乙酸丁酯、乙酸乙酯或乙酸異丁酯中的任意一種或至少兩種的混合物，優(yōu)選為乙酸丁酯。

本發(fā)明中，所述醇類化合物為異丁醇、正辛醇或仲辛醇中的任意一種或至少兩種的混合物，優(yōu)選為異丁醇。

本發(fā)明中的萃取劑同時包含酮類化合物、酯類化合物以及醇類化合物，這三種組分共同配制，其相互間具有協(xié)同作用。通過接觸角實驗可以得出酮類化合物、酯類化合物以及醇類化合物與焦粉之間的接觸角較小，例如其中，甲基異丁基甲酮與焦粉的接觸角平均值可達到8.61°，環(huán)己酮與焦粉的接觸角平均值可達到24.39°，乙酸乙酯與焦粉的接觸角平均值可達到15.70°，乙酸丁酯與焦粉的接觸角平均值可達到9.58°，乙酸正戊酯與焦粉的接觸角平均值可達到9.39°，異丁醇與焦粉的接觸角平均值可達到19.45°，正辛醇與焦粉的接觸角平均值可達到33.81°，仲辛醇與焦粉的接觸角平均值可達到29.48°，說明該酮類化合物、酯類化合物以及醇類化合物與焦粉均具有良好的接觸性質(zhì)；通過將其組合使用后，能進一步增強其與焦粉的良好接觸，發(fā)揮了協(xié)同增效作用， 對焦粉取得很好的萃取效果。

與此同時，醇類化合物對喹啉去除效果最好，酮類化合物對吡啶去除效果最好，酯類化合物對噻吩去除效果最好，為了充分發(fā)揮以上萃取劑的優(yōu)勢，達到最佳處理效果，故選擇了這三類萃取劑作為混合萃取劑的組分。

優(yōu)選地，本發(fā)明中用于處理焦化廢水中焦粉與焦油的萃取劑，按質(zhì)量分數(shù)包含以下組分：環(huán)己酮30-50％，乙酸丁酯0-20％，異丁醇40-60％。

本發(fā)明中，所述環(huán)己酮占萃取劑的質(zhì)量分數(shù)為30-50％，例如可以是30％、32％、33％、34％、35％、36％、38％、40％、42％、43％、45％、48％、50％等，優(yōu)選為45-50％；所述乙酸丁酯占萃取劑的質(zhì)量分數(shù)為0-20％，例如可以是0、2％、4％、5％、6％、7％、8％、10％、11％、12％、14％、15％、16％、18％、20％等，優(yōu)選為5-10％；所述異丁醇占萃取劑的質(zhì)量分數(shù)為40-60％，例如可以是40％、42％、44％、45％、46％、48％、50％、52％、54％、55％、58％、60％等，優(yōu)選為40-55％。

本發(fā)明中的萃取劑優(yōu)選采用含有環(huán)己酮、乙酸丁酯、異丁醇的萃取劑，其能夠使萃取劑在焦化廢水的處理中發(fā)揮最優(yōu)的效果，可以使得焦粉的去除率達到96％以上。

進一步優(yōu)選地，本發(fā)明中用于處理焦化廢水中焦粉與焦油的萃取劑，按質(zhì)量分數(shù)包含以下組分：環(huán)己酮45-50％，乙酸丁酯5-10％，異丁醇40-55％。

第二方面，本發(fā)明還提供了如本發(fā)明第一方面所述的萃取劑的制備方法，將酮類化合物、酯類化合物和醇類化合物在25-35℃下充分混合，冷卻至室溫即得。

第三方面，本發(fā)明還提供了一種同時處理焦化廢水中焦粉和焦油的方法，其采用如本發(fā)明第一方面所述的萃取劑，對焦化廢水進行處理。

本發(fā)明的萃取劑能同時萃取廢水中的焦粉以及喹啉、吡啶、噻吩等焦油物質(zhì)。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

本發(fā)明中的萃取劑具有多功能性，既可有效去除焦化廢水中的焦粉，使其去除率可以達到96％以上，大大改善廢水處理系統(tǒng)管路堵塞的現(xiàn)象，與此同時，該萃取劑還能高效去除焦化廢水中的喹啉、吡啶、噻吩等焦油物質(zhì)，使其去除率至少可以達到96％，顯著提升了焦化廢水處理效果。

具體實施方式

下面通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術方案。

本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應視為對本發(fā)明的具體限制。

實施例1

1.模擬廢水的配制

采用兩個廠家的焦炭，用行星式球磨機(QM-3SP2，南京大學儀器廠)研磨成納米級的粉末，分散到水中，經(jīng)過24小時沉降之后，取上層液體。向該液體內(nèi)分別加入1000mg/L的喹啉、吡啶、噻吩。喹啉，上海金山亭新化工試劑廠，純度為98.0％。吡啶，西隴化工股份有限公司，純度為99.5％。噻吩，上海金山亭新化工試劑廠，純度為99.5％。模擬廢水水質(zhì)詳細情況見表1。用兩個廠家焦粉配制好的模擬廢水編號分別為1號、2號。

表1

2.萃取劑的制備

所用試劑：環(huán)己酮，國藥集團化學試劑有限公司，純度為99.5％。乙酸丁酯，西隴化工股份有限公司，純度為99.0％。異丁醇，國藥集團化學試劑有限公司，純度為98.0％。仲辛醇，國藥集團化學試劑有限公司，純度為99.0％。

萃取劑1：取15g環(huán)己酮，15g仲辛醇，25-35℃下混合均勻，冷卻至室溫即為多功能萃取劑1

萃取劑2：取12g環(huán)己酮，3g乙酸丁酯，15g異丁醇，25-35℃下混合均勻，冷卻至室溫即為多功能萃取劑2。

3.萃取實驗

分別取等體積的1號焦化廢水和萃取劑1加入分液漏斗中：用恒溫振蕩器(THZ-82，國華)室溫震蕩0.5小時，靜置0.5小時。經(jīng)過一級萃取，取下層水相，進行檢測，用濁度儀(2100Q，美國哈希公司)檢測萃取前后水樣的濁度，用高效液相色譜儀(Agilent1260，美國安捷倫公司)檢測萃取前后水樣的喹啉、吡啶、噻吩含量。計算濁度及喹啉、吡啶、噻吩的去除率，萃取結(jié)果見表2。

表2

分別取等體積的2號焦化廢水和萃取劑2加入分液漏斗中：用恒溫振蕩器(THZ-82，國華)室溫震蕩0.5小時，靜置0.5小時。經(jīng)過單級萃取，取下層水相，進行檢測，用濁度儀(2100Q，美國哈希公司)檢測萃取前后水樣的濁度，用高效液相色譜儀(Agilent1260，美國安捷倫公司)檢測萃取前后水樣的喹啉、吡啶、噻吩含量。計算濁度及喹啉、吡啶、噻吩的去除率，萃取結(jié)果見表3。

表3

其中，濁度去除率(％)＝(未經(jīng)處理的廢水的濁度-用萃取劑萃取后的水的濁度)/未經(jīng)處理的廢水的濁度*100％，喹啉去除率(％)＝(未經(jīng)處理的廢水的喹啉含量-用萃取劑萃取后的廢水的喹啉含量)/未經(jīng)處理的廢水的喹啉含量*100％，吡啶去除率(％)＝(未經(jīng)處理的廢水的吡啶含量-用萃取劑萃取后的廢水的吡啶含量)/未經(jīng)處理的廢水的吡啶含量*100％，噻吩去除率(％)＝(未經(jīng)處理的廢水的噻吩含量-用萃取劑萃取后的廢水的噻吩含量)/未經(jīng)處理的廢水的噻吩含量*100％。

實施例2

用于處理焦化廢水中焦粉與焦油的萃取劑，按質(zhì)量分數(shù)包含以下組分：環(huán)己酮30％，乙酸丁酯20％，異丁醇60％。

實施例3

用于處理焦化廢水中焦粉與焦油的萃取劑，按質(zhì)量分數(shù)包含以下組分：環(huán)己酮45％，乙酸丁酯5％，異丁醇50％。

實施例4

用于處理焦化廢水中焦粉與焦油的萃取劑，按質(zhì)量分數(shù)包含以下組分：環(huán)己酮49％，乙酸丁酯6％，異丁醇45％。

實施例5

用于處理焦化廢水中焦粉與焦油的萃取劑，按質(zhì)量分數(shù)包含以下組分：環(huán)己酮45％，乙酸丁酯7％，仲辛醇48％。

實施例6

用于處理焦化廢水中焦粉與焦油的萃取劑，按質(zhì)量分數(shù)包含以下組分：環(huán)己酮48％，仲辛醇52％。

實施例7

用于處理焦化廢水中焦粉與焦油的萃取劑，按質(zhì)量分數(shù)包含以下組分：環(huán)己酮40％，異丁醇60％。

實施例8

用于處理焦化廢水中焦粉與焦油的萃取劑，按質(zhì)量分數(shù)包含以下組分：甲基異丁基甲酮42％，仲辛醇58％。

實施例9

用于處理焦化廢水中焦粉與焦油的萃取劑，按質(zhì)量分數(shù)包含以下組分：甲基異丁基甲酮30％，乙酸正戊酯20％，仲辛醇50％。

實施例2-9采用與實施例1相同的模擬廢水，萃取劑的制備方法和萃取實驗都相同，經(jīng)檢測，包括實施例1的萃取劑2以及實施例2-9對1號焦化廢水的萃取結(jié)果如表4所示，包括實施例1的萃取劑1以及實施例2-9對2號焦化 廢水的萃取結(jié)果如表5所示。

表4

表5

從以上實施例可以看出，本發(fā)明的萃取劑對降低廢水的濁度以及喹啉、吡啶、噻吩含量有著顯著的效果，去除率均可達到93％以上。

申請人聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的工藝方法，但本發(fā)明并不局限于上述工藝步驟，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述工藝步驟才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明所選用原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。