一种疏水性低共熔溶剂及其在萃取工业含酚废水中的应用

文档序号:29611469发布日期:2022-04-13 09:16阅读:620来源:国知局

1.本发明属于废水处理技术领域,特别涉及一种疏水性低共熔溶剂及其在萃取工业含酚废水中的应用。


背景技术:

2.含酚废水主要来源于制药、苯酚生产及酚醛树脂生产等行业,是工业生产中常见的高毒性、难降解废水,具有来源广、危害大的特点,如未经妥善处理后排放将造成严重环境污染。
3.液-液萃取法具有高效性、高选择性等优点,可有效降低废水中的酚含量,其关键在于萃取剂的设计。但传统有机萃取溶剂甲基异丁基酮、苯等本身就有较大的毒性,易造成二次污染,与绿色发展理念背道而驰,为此,科学工作者一直在积极研究和开发传统有机萃取剂的绿色替代品。离子液体具有结构和性质可设计、易形成液-液两相等特点,被认为是环境友好的“绿色”介质,在液-液萃取废水脱酚领域获得了关注。但是,多数离子液体在合成过程中使用了有毒有害的原料,并且制备复杂、提纯困难、成本高等问题。因此,开发低毒、低成本的绿色溶剂成为绿色化学工作者的重要任务。
4.作为一类新型的绿色溶剂,低共熔溶剂具有比离子液体更为优越的特性,受到越来越多的关注。特别是2015年以来发展的疏水性低共熔溶剂在可持续分离领域展示出良好的应用前景。低共熔溶剂是由两种或两种以上的化合物按照一定的化学计量比通过氢键作用形成的低共熔混合物,具有不易挥发、液程宽、熔点低、热稳定性强、原材料易得、制备简单绿色、价格低廉、不需要进一步提纯等优势,因此,可以替代传统有机溶剂和制备提纯困难、价格较贵的离子液体。近年来,科学工作者采用低共熔溶剂液液萃取/微萃取油中或植物中酚类化合物,取得了较好的萃取效果。然而,这些低共熔溶剂一般亲水性的,由于水形成氢键的能力较强,可以不同程度地破坏低共熔溶剂组分间的氢键,极大地限制了低共熔溶剂在水体系中的实际应用范围。因此,开发疏水性低共熔溶剂,将低共熔溶剂的应用范围从非水体系扩展至含水体系显得尤为重要。疏水性低共熔溶剂(hydrophobic deep eutectic solvents,hdes),除具备亲水性低共熔溶剂上述优势外,还可以用于水相,为低共熔溶剂在水相中的应用开辟了新的途径,尤其在污染水体的治理方面,提出了新的思路和可行的解决实际问题的方法。
5.中国专利公开文本cn 109721145 a利用醇(c
nh2n+2ox
中的至少一种,其中,1≤n≤10,1≤x≤n)作为氢键受体,以氨基酸(rchnh2cooh中的至少一种,其中r为c
2-c6链烯基、c
1-c4取代链烷基或未取代链烷基、含氮杂环、芳香基或环烷基)作为氢键供体,在温度90-120℃、作用时间1-3h条件下合成低共熔溶剂,在含酚废水与低共熔溶剂质量比为5-10:1、温度80-120℃、搅拌时间0.5-10h条件下进行,酚去除率≥95%。但此类低共熔溶剂的制备温度以及萃取含酚废水的温度均较高,且此低共熔溶剂的制备时间较长,需要较高能耗及较长处理周期。中国专利公开文本cn 110668525 a以薄荷醇作氢键受体,十四烷酸、十六烷酸、十八烷酸中的至少一种作为氢键供体,氢键受体和氢键供体的摩尔比为1~2:1,于65-75℃
温度下搅拌10~20min合成疏水性低共熔溶剂,40-50℃条件下对含酚废水进行萃取4~5h,静置分层20~30h,酚去除率≥92%。此疏水性低共熔溶剂常温下是固态,需加热条件下萃取,且萃取分离时间较长。
6.而针对工业含酚废水,往往需要多级萃取才能达到排放标准,这就要求hdes具备呈现液态形式,具有较低的粘度和较好的流动性,保证其在萃取设备中与水相能快速传质分离。


技术实现要素:

7.为了克服上述现有技术的缺点与不足,本发明的首要目的在于提供一种疏水性低共熔溶剂。
8.本发明另一目的在于提供上述疏水性低共熔溶剂的制备方法。
9.本发明再一目的在于提供上述疏水性低共熔溶剂在萃取含酚工业废水中的应用。
10.本发明的目的通过下述方案实现:
11.一种疏水性低共熔溶剂,其包括氢键受体和氢键供体,其中氢键受体为薄荷醇、月桂酸、百里酚、甜菜碱中的至少一种,氢键供体为壬酸、癸酸、月桂酸和百里酚中至少一种。
12.优选的,所述的疏水性低共熔溶剂,其包括氢键受体和氢键供体,其中氢键受体为薄荷醇,氢键供体为壬酸、癸酸、月桂酸、百里酚中的一种;或者氢键受体为月桂酸,氢键供体为壬酸;或者氢键受体为甜菜碱,氢键供体为百里酚;
13.所述的氢键受体和氢键供体的的摩尔比为1:3~2:1。
14.一种上述的疏水性低共熔溶剂的制备方法,包括以下步骤:按配比将氢键受体与氢键供体混合并于30℃~50℃温度下搅拌5~10min,形成透明均匀液体,即得疏水性低共熔溶剂。
15.所述的疏水性低共熔溶剂在萃取含酚工业废水中的应用。
16.一种基于上述的疏水性低共熔溶剂萃取含酚工业废水的方法,具体包括以下步骤:将疏水性低共熔溶剂与含酚废水混合,然后萃取并分离。
17.所述的含酚废水优选为酚醛树脂生产废水。
18.所述的疏水性低共熔溶剂与含酚废水的质量比为1:2~5:2;
19.所述的含酚废水的浓度为3624~53525mg/l;
20.所述的萃取为搅拌萃取或离心萃取的一种,所述的萃取温度为25℃~50℃。
21.所述搅拌萃取时间为0.5~2h;所述离心萃取平衡时间为萃取级数*(3~5min)。
22.所述的分离为静置分液或离心分离;当静置分液时,静置的时间为0.5~2h;当离心分离时,离心时间为10-20min。
23.本发明相对于现有技术,具有如下的优点及有益效果:
24.(1)本发明采用熔点较低且不溶于水的氢键供体,制备的疏水性低共熔溶剂熔点较低,疏水性好,不会对水体造成二次污染,制备工艺简单、制备温度较低且时间短;
25.(2)本发明采用薄荷醇和月桂酸、百里酚、甜菜碱为氢键受体,来源天然成分,绿色环保,制备的疏水性低共溶剂为天然低共熔溶剂,生物相容性好,萃取含酚废水操作简单、萃取温度低、萃取时间短、反应条件温和,对工业含酚废水(3624~53525mg/l)萃取效率高;
26.(3)本发明制备的疏水性低共熔溶剂常温下是液态形式,粘度小,不易挥发,与中
国专利公开文本cn 110668525 a制备的固态疏水性低共熔溶剂相比,流动性好,可应用于离心萃取设备或萃取塔对含酚废水进行处理,且降低萃取能耗。
具体实施方式
27.下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
28.实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
29.实施例中所制备的疏水性低共熔溶剂疏水性是通过以下实验来验证的:将5ml低共熔溶剂和5ml去离子水混合,搅拌1~10min使两者充分混合,静置10min,判断低共溶剂与去离子水是否分层,若分层,且分层之后的去离子水和低共熔溶剂的体积均未发生变化,则判断其为疏水性。
30.实施例1-7中制备的低共熔溶剂与去离子水均发生了分层,且低共熔溶剂与水相体积未发生变化,说明实施例1-7中制备的低共熔溶剂均为疏水性。
31.实施例1
32.疏水性低共熔溶剂制备方法:取0.1mol薄荷醇与0.1mol月桂酸混合并于50℃水浴温度下搅拌5min,得均匀透明液体,即疏水性低共熔溶剂hdes1。
33.将hdes1与53523mg/l的酚醛树脂生产废水按照质量比1:1加入容器中,常温下搅拌1h,静置分液1h,对下层水相进行紫外分光光度法测试苯酚去除率,得苯酚去除率为92.33%。
34.将hdes1与3624.66mg/l的酚醛树脂生产废水按照质量比1:1加入容器中,常温下搅拌1h,静置分液1h,对下层水相进行紫外分光光度法测试苯酚去除率,得苯酚去除率为92.80%。
35.将hdes1与53523mg/l的酚醛树脂生产废水按照质量比1:2加入容器中,常温下搅拌1h,静置分液1h,对下层水相进行紫外分光光度法测试苯酚去除率,得苯酚去除率为84.81%。
36.将hdes1与53523mg/l的酚醛树脂生产废水按照质量比2:1加入容器中,常温下搅拌1h,静置分液1h,对下层水相进行紫外分光光度法测试苯酚去除率,得苯酚去除率为95.94%。
37.将hdes1与53523mg/l的酚醛树脂生产废水按照质量比1:1加入容器中,50℃水浴温度下搅拌1h,静置分液1h,对下层水相进行紫外分光光度法测试苯酚去除率,得苯酚去除率为95.96%。
38.实施例2
39.疏水性低共熔溶剂制备方法:取0.1mol薄荷醇与0.1mol癸酸混合并于50℃水浴温度下搅拌5min,得均匀透明液体,即疏水性低共熔溶剂hdes2。
40.将hdes2与53523mg/l的酚醛树脂生产废水按照质量比1:1加入容器中,50℃水浴温度下搅拌1h,静置分液1h,对下层水相进行紫外分光光度法测试苯酚去除率,得苯酚去除率为94.03%。
41.实施例3
42.疏水性低共熔溶剂制备方法:取0.2mol薄荷醇与0.1mol月桂酸混合并于50℃水浴温度下搅拌5min,得均匀透明液体,即疏水性低共熔溶剂hdes3。
43.将hdes3与53523mg/l的酚醛树脂生产废水按照质量比1:1加入容器中,常温下搅拌1h,静置分液1h,对下层水相进行紫外分光光度法测试苯酚去除率,得苯酚去除率为94.48%。
44.实施例4
45.疏水性低共熔溶剂制备方法:取0.1mol薄荷醇与0.1mol壬酸混合并于30℃水浴温度下搅拌5min,得均匀透明液体,疏水性低共熔溶剂hdes4。
46.将hdes4与53523mg/l的酚醛树脂生产废水按照质量比1:1加入容器中,50℃下搅拌1h,静置分液1h,对下层水相进行紫外分光光度法测试苯酚去除率,得苯酚去除率为94.84%。
47.实施例5
48.疏水性低共熔溶剂制备方法:取0.1mol月桂酸与0.2mol壬酸混合并于40℃水浴温度下搅拌5min,得均匀透明液体,即疏水性低共熔溶剂hdes5。
49.将hdes5与14397mg/l的酚醛树脂生产废水按照质量比1:1加入容器中,常温下搅拌1h,静置分液1h,对下层水相进行紫外分光光度法测试苯酚去除率,得苯酚去除率为88.75%。
50.实施例6
51.疏水性低共熔溶剂制备方法:取0.1mol薄荷醇与0.3mol百里酚混合并于40℃水浴温度下搅拌5min,得均匀透明液体,静置过夜,无沉淀生成,即疏水性低共熔溶剂hdes6。
52.将hdes6与7452mg/l的酚醛树脂生产废水按照质量比1:1加入容器中,40℃下混合搅拌1h,离心15min,相分离后,用针筒从底相取样,对下层水相进行紫外分光光度法测试苯酚去除率,得苯酚去除率为90.35%。
53.实施例7
54.疏水性低共熔溶剂制备方法:取0.1mol甜菜碱与0.3mol百里酚混合并于50℃水浴温度下搅拌10min,得均匀透明液体,静置过夜,无沉淀生成,疏水性低共熔溶剂hdes7。
55.将hdes7与3624mg/l的酚醛树脂生产废水按照质量比2:1加入容器中,40℃下混合搅拌1h,静置分液1h,对下层水相进行紫外分光光度法测试苯酚去除率,得苯酚去除率为94.2%。
56.上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1