0 引言
H 酸(1-氨基-8-萘酚-3，6-二磺酸單鈉鹽) 是生產直接、酸性、活性染料的重要中間體，其主要用途是合成偶氮染料，染棉、毛、麻、絲纖維用深色染料均需要以H 酸為中間體合成出的染料來取代。T 酸(1-萘胺-3，6，8-三磺酸) 通常由8-硝基-1，3，6-萘三磺酸還原得到，是制備H 酸的前體。H 酸生產廢水及T 酸生產廢水均屬于難處理染料廢水，廢水COD 分別在30000mg /L 及70000 mg /L 左右，色度深、成分復雜、毒性大、含鹽量高、酸性強，不能直接進行生化處理。目前國內外對染料及中間體廢水處理主要采用絮凝、吸附、脫色、氧化等物理和生化組合處理技術，處理費用很高。H 酸生產廢水及T 酸生產廢水可行的處理方法非常少，主要是絡合萃取法、重氮偶合及液膜法。
有機廢水的萃取處理技術有廣泛應用前景。溶劑萃取法適合于回收和處理高濃度難降解有機工業(yè)廢水，如含酚廢水、有機磺酸類廢水、有機羧酸類廢水及含有機磷、含有機氮廢水等。在通常的液液萃取過程中，傳質是通過兩相的充分混合接觸、澄清分離實現(xiàn)的。然而，兩相夾帶對萃取過程會造成很多不利影響。比如在極端情況下會出現(xiàn)乳化，破壞萃取的正常操作。另外，夾帶還會造成萃取劑的流失和二次污染。萃取過程中的有機溶劑三辛胺的溶解和夾帶很小，萃取過程發(fā)生絡合反應，萃取劑分配系數(shù)高，帶磺酸基團的有機物在酸性條件下與萃取劑三辛胺發(fā)生強烈的陰離子締合作用。廢水經萃取處理后，大部分難降解的污染物被除去，萃殘液中含有一些未被萃取的污染物及微量溶解的溶劑，經過生化、化學氧化處理后達標排放。采用堿反萃對負載難降解污染物的溶劑進行再生，再生后的溶劑循環(huán)使用，溶質回收再利用。
本研究三辛胺為萃取劑，采用絡合萃取法處理H酸生產廢水及T 酸生產廢水，該預處理為后續(xù)采用生化處理創(chuàng)造條件。
1 實驗部分
1.1 廢水性質
實驗用廢水取自某化工廠生產廢水，其中含有萘磺酸等中間產物。該萘環(huán)化合物帶有親水的磺酸基，故其水溶性大，廢水色度高，COD 高。另外，萘環(huán)的結構穩(wěn)定，采用一般生化方法難以降解。主要性質見表1。
1.2 藥劑及儀器
1.2.1藥劑
三辛胺(TOA)、煤油和正辛醇均為工業(yè)級。硫酸、硫酸銀、硫酸汞、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵、鄰菲羅啉和六水合硫酸鐵(Ⅱ) 銨均為分析純。
1.2.2儀器
PHS-3C 型pH 計，125 mL 梨形分液漏斗。
1.3 實驗及分析方法
采用氫氧化鈉和濃硫酸調節(jié)廢水的pH 值，pH 值采用玻璃電極法測定。在室溫條件下，將一定體積的廢水置于梨形分液漏斗中，加入一定配比的萃取劑，充分震蕩搖晃反應一定時間。當萃取達到平衡，靜置分層后，分離水相和有機相，測定水相中COD。COD 采用標準重鉻酸鉀法測定。萃取完成后，將有機相置于燒杯中加入一定量的已知濃度的堿液，震蕩搖晃反應一定時間后，靜置分離出萃取劑。
1.4 正交實驗因素水平
影響H 酸、T 酸廢水絡合萃取效果主要是三辛胺濃度、萃取相比和pH 值。溫度和萃取時間相對影響較小，正交實驗不考慮它們。采用三因素三水平的正交表，在室溫以及充分接觸時間下，按表2 進行正交實驗。
2 結果與討論
2.1 正交實驗結果
用L9(33 ) 表進行實驗，H 酸、T 酸廢水絡合萃取正交實驗設計及結果如表3、表4 所示。由表3 可知: 以COD 除去率為考察指標，三種因素中pH 值對萃取效果的影響遠遠大于另外兩個因素。同時，可以得到正交實驗范圍內最佳萃取條件為A2B1C3，此條件下COD除去率為76.0%，在正交實驗中萃取率最高的條件為A1B3C3，COD 除去率為88.4%。由于萃取相比和三辛胺的濃度影響不大，考慮到萃取成本，得到H 酸廢水最適萃取條件為A1B3C3: 萃取劑濃度25.9%、相比5∶1、pH 2.0。
由表4 可知: 對T 酸廢水，三種因素對COD 除去率的影響程度依次為C(pH) ＞ A(三辛胺濃度) ＞ B(萃取相比) ，且pH 值對萃取效果影響也遠遠大于其他兩個因素。在正交實驗范圍內T 酸廢水最佳萃取條件為A2B3C2，即萃取劑濃度50%、相比4 ∶1、pH1.5，此條件下T 酸的萃取率為73.3%。
2.2 pH 值的擺動效應
在萃取過程中， pH 是一個非常重要的參數(shù)，對萃取效果影響最顯著。為了探索精確的最適pH 值，固定相比和萃取劑濃度分別為5∶1、4∶1和25.9%、50%，在室溫條件下，以硫酸和氫氧化鈉調節(jié)廢水的pH 值，研究pH值對H 酸、T 酸萃取率的影響，結果如圖1 所示。
由圖1 可知: 廢水COD 去除率先隨pH 增大而增大，而后又迅速下降。三辛胺萃取H 酸、T 酸廢水時，最適合的pH 值分別在2.0 和1.5，與原水pH 值一致，反應不需要調節(jié)廢水的pH 值，這對降低萃取成本十分有利。
2.3 多級萃取實驗
工程上多應用多級萃取工藝解決單級萃取效率比較低的問題。多級萃取分為“錯流”和“逆流”兩種形式。錯流萃取是將一次萃取后的萃余水相再次和新鮮的萃取劑接觸進行萃取。逆流萃取是將多次萃取操作串聯(lián)起來，實現(xiàn)水相與有機相的逆流操作。在最適萃取條件下，對H 酸廢水進行四級錯流萃取，對T 酸廢水進行四級錯流萃取和四級逆流萃取實驗。結果如圖2所示。
由圖2 可知: 經過一級萃取后，COD 去除率達91.3%，出水COD 降至2784 mg /L，達到預處理的效果。經二級萃取H 酸的去除率有所增加，但增加不大，效果不明顯。圖2 結果表明，T 酸廢水逆流萃取操作效率接近錯流萃取操作，在相同萃取級數(shù)n 下，前者萃取劑的用量是后者的1 /n; 同單級萃取下相比，相同用量的萃取劑，多級逆流萃取效率遠高于單級萃取。經過兩級逆流萃取后，T 酸的去除率達97%，COD 由初始的71000 mg /L 降至2236 mg /L。但隨著萃取級數(shù)的繼續(xù)增加，廢水COD 濃度沒有明顯降低趨勢。
考慮萃取成本，處理H 酸廢水采用一級萃取工藝，處理T 酸廢水采用兩級逆流萃取工藝，出水COD均在2000 ～ 3000 mg /L 左右，去除率在90% 以上，滿足預處理的要求，萃殘液中主要含有一些未被萃取污染物及微量溶解的溶劑，經過生化、化學氧化等二次處理后達標排放。
2.4 萃取劑再生性能實驗
利用pH 值的擺動效應反萃再生三辛胺。實驗用20%的NaOH 為反萃劑，水相與有機相之比為0.2，分別對萃取產生的有機相進行反萃取，有機相變?yōu)闊o色。為了研究多次再生的三辛胺的萃取性能，將三辛胺與H 酸、T 酸廢水分別在三辛胺濃度為25.9% 及50%，相比為5∶1及4∶1，pH 為2.0 及1.8 的條件下進行單級萃取實驗。8 次萃取重復使用上次萃取再生得到的三辛胺，結果如圖3 所示。
由圖3 可知: 在最適宜萃取條件下，利用再生三辛胺進行H 酸、T 酸廢水一級萃取，測量8 次出水的COD 去除效率分別在80% ～ 90%和70% ～ 80%之間。
一次萃取H 酸出水COD 均在3000 mg /L 以下，一次萃取T 酸出水COD 均在20000 mg /L 左右，萃取效果比較理想。利用再生三辛胺萃取H 酸廢水和T 酸廢水的效果穩(wěn)定。具體參見http://www.yiban123.com更多相關技術文檔。
3 結論
1) 絡合萃取法能有效處理H 酸廢水和T 酸廢水。以三辛胺與正辛醇、煤油組成的絡合萃取體系能高效提取H 酸廢水、T 酸廢水中的苯磺酸類物質，達到凈化廢水的目的。
2) 萃取的最佳工藝參數(shù)為: H 酸廢水，萃取劑濃度25.9%、相比5∶1、pH 2.0，經一級萃取COD 去除率可達88.4%; T 酸廢水，萃取劑濃度50%、相比4 ∶1、pH 1.5，經兩級逆流萃取后COD 去除率可達97.2%。H 酸廢水采用一級萃取工藝，T 酸廢水采用兩級逆流萃取工藝，出水COD 達到預處理要求。
3) 利用pH 值的擺動效應反萃可以再生三辛胺，再生的三辛胺萃取H 酸廢水和T 酸廢水出水效果穩(wěn)定。
