沉淀法回收對甲酚模擬廢水中酚的研究

楊鵬輝，于洪麗，潘昱晨，蔡乾鋒，屈撐囤

（1.西安石油大學化學化工學院，陜西西安 710065；2.陜西省油氣田環境污染控制技術與儲層保護重點實驗室，陜西西安 710065；3.陜西億佳瑞能源科技有限公司，陜西西安 710076）

含酚廢水來源于石油化工、煤化工和制藥等行業，具有來源廣、產生量大、難降解等特征。如果處理不當，會造成嚴重的環境污染[1-2]。我國水中優先控制污染物黑名單中有6 種酚類化合物[3]，污水綜合排放標準GB 8978—1996 中規定工業廢水中酚的排放量不能超過0.5 mg/L[4]。同時，酚類化合物是重要的化工中間體。從廢水的治理與再利用出發，能夠回收含酚廢水中酚類物質的資源化方法研究對于保護環境、節約資源具有重要的意義[5]。

從廢水中回收酚類物質的方法主要有汽提法、萃取法和吸附法等[3]，但這些方法都存在一定的局限性。離子沉淀法與其他方法相比，具有工藝簡單、成本低且污染小等優點，既能大幅度降低廢水含酚量，減少對環境的污染，又能回收廢水中的酚類物質、對粗酚繼續進行精制，可以獲得附加值更高的苯酚，鄰、間、對甲酚等重要化工產品[6]，具有明顯的優越性。朱錫鋒等分別采用鎂離子與鋇離子沉淀法回收提取了生物油餾分中的酚類物質[7-8]。耿新華等[9]研究了氧化鈣沉淀法回收陶瓷業廢水中的酚類物質。

對甲酚是重要的精細化工中間體[6]，其工業廢水中對甲酚含量常超過5 000 mg/L。本文利用金屬離子與廢水中對甲酚反應生成難溶的酚鹽沉淀，使之從廢水中分離出來，將沉淀用HCl 中和，游離出對甲酚，即可回收廢水中的對甲酚，為高含酚廢水的資源化利用提供了思路和方法。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

對甲酚、BaCl2、MgCl2、CaO、NaOH、HCl 均為分析純試劑。

紫外可見分光光度計（T-2600 型）；精密電子天平（ME-204 型）；電熱鼓風干燥箱（101-1AB 型）；電熱恒溫水?。℉H-S4 型）。

1.2 實驗方法

移取濃度為5 000 mg/L 的對甲酚溶液50 mL 于250 mL 三口瓶中，用5 mol/L NaOH 調節溶液pH 值，加入一定量的金屬離子溶液，在恒溫水浴中攪拌反應。在一定時間取適量反應液過濾，適當稀釋并用HCl 調節pH 值后用紫外可見分光光度計在277 nm 處測定其吸光度[10]，計算濃度并用式（1）計算對甲酚的去除率。

式中：E-去除率，%；c0、c1-分別為對甲酚的初始濃度與t 時刻對甲酚的濃度。

2 結果與討論

2.1 沉淀劑的篩選

分別選擇BaCl2、MgCl2、CaO 為沉淀劑進行對甲酚模擬廢水的沉淀回收實驗。當溫度為25 ℃，pH 值為14，各沉淀劑加量均為1.0 當量時，實驗結果見圖1。BaCl2對廢水中酚的去除率最高，為17.1%，因此，后續實驗選擇BaCl2為回收酚的沉淀劑。

圖1 沉淀劑的篩選

2.2 BaCl2 溶液加量對酚去除率的影響

當溫度為25 ℃，pH 值為14，酚去除率隨沉淀劑BaCl2溶液加量變化的關系見圖2。由圖2 可以看出，當BaCl2溶液加量從2 mL 增加到18 mL 時，酚去除率迅速增加至52.3%，之后酚去除率隨BaCl2溶液加量增加趨于平緩，因此，BaCl2溶液的最佳加量為18 mL。

圖2 BaCl2 溶液加量對酚去除率的影響

2.3 pH 值對酚去除率的影響

當溫度為25 ℃，BaCl2溶液加量為18 mL，酚去除率隨pH 值變化的關系見圖3。由圖3 可以看出，當pH值從10 增加到14 時，酚去除率逐漸增大。當pH 值為14 時，酚去除率為52.3%[8]。

圖3 pH 值對酚去除率的影響

由對甲酚與鋇離子反應的原理可知，堿性條件有利于酚鋇鹽沉淀的生成。堿性越強，pH 值越高，越有利于提高對甲酚的去除率。

2.4 溫度對酚去除率的影響

當pH 值為14，BaCl2溶液加量為18 mL，酚去除率隨溫度變化的關系見圖4。由圖4 可以看出，隨著溫度升高，酚去除率緩慢上升。一方面，溫度升高，反應速率加快，更多的酚與鋇離子生成沉淀，去除率上升；另一方面，隨溫度升高，酚隨水蒸汽揮發加快，導致水中酚的濃度降低而表現出酚的去除率升高。考慮到升高溫度會增加能耗，且酚類在高溫下易于氧化[7]，所以選擇反應溫度為25 ℃。

圖4 溫度對酚去除率的影響

2.5 對甲酚的酸溶回收

由以上研究可知，對于50 mL 5 000 mg/L 的對甲酚模擬廢水，當溫度為25 ℃，pH 值為14，BaCl2溶液加量為18 mL 時，酚去除率可達52.3%。將生成的酚鋇鹽沉淀過濾，洗滌，用稀HCl 中和后，游離出對甲酚。用乙酸丁酯為萃取劑進行萃取，對甲酚的回收率達到99.69%。剩余水相中的BaCl2可以回用于含酚廢水的處理。

3 結論

以對甲酚模擬廢水為研究對象，采用鋇離子沉淀法回收廢水中的對甲酚，取得了如下結論：

（1）鋇離子沉淀法回收廢水中對甲酚的最佳工藝條件為：對于50 mL 5 000 mg/L 的對甲酚模擬廢水，溫度為25 ℃，pH 值為14，BaCl2溶液加量為18 mL，此時酚去除率可達52.3%。

（2）鋇離子沉淀法回收廢水中的對甲酚效果良好，工藝簡單、成本低且污染小，可實現高濃度含酚廢水的資源化利用。