一种从含酚废水中萃取酚类化合物的方法

专利名称：一种从含酚废水中萃取酚类化合物的方法
技术领域：
本发明涉及一种酰胺类离子液体作为萃取剂从含酚废水中萃取 酚类化合物的方法。
背景技术：
近年来，我国化工行业得到了迅速的发展，但是工业排放的废水 却给我们赖以生存的环境带来了严重的影响和极大的危害。人体摄入 一定量的含酚废水会对人体造成不同程度的伤害。因此对于含酚废水 的整治是一项重要的研究内容。液-液萃取分离是一种有效的分离方 法，应用范围极为广泛。该方法采用的溶剂一般常用苯、轻油、醋酸丁酯、甲基异丁基酮、异丙醚、磷酸三丁酯，N,N—二(1一甲基庚基) 乙酰胺等萃取剂。但是，酮类溶剂水溶性较大，磷酸三丁酯容易降解， 并且降解产物不能完全燃烧等。由此可以看出，以往萃取操作过程中 选择萃取剂的标准基本以萃取效果为衡量标度，对环境因素考虑较 少，这导致了使用的有机溶剂挥发性强、毒性大、对环境危害严重等 各种问题。近年来，我们正致力于绿色化学和清洁生产技术的研究， 在本发明中，我们选择绿色溶剂，从源头消除以往萃取工艺中的缺点， 把整个过程变成绿色环保工艺。离子液体较传统的液态物质相比，离子液体具有以下几个优势①几乎没有蒸汽压，不易挥发，从而在使用过程中不会给环境造成很大污染；②具有较大的稳定温度范围(-100 20(TC)和较好的化学 稳定性；③通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚 合物的溶解性，并且其酸度可调至超酸性，因此可通过一定的阴离子 的组合设计构筑功能化离子液体。在萃取分离过程中，用离子液体萃 取挥发性有机物时，因离子液体无蒸汽压、热稳定性好，萃取完成后 离子液体易于循环使用。美国的学者最早利用离子液体进行了萃取研究，他们用憎水的离 子液体[bmim][PF6;i从水中萃取苯的衍生物如甲苯、苯胺、苯甲酸、氯 苯等，并研究了各种萃取物在离子液体中的分配系数。用离子液体萃 取水溶液中有机物质，表现出和其他的萃取剂相类似的一些性质。并 发现[bmim][PF6]从水中萃取苯的衍生物如甲苯、苯胺、苯甲酸、氯苯 等，溶质在离子液体/水两相体系中分配系数与在辛醇/水两相体系的 分配系数有大体的线性关系。但是，目前应用离子液体从水溶液萃取 有机物最大的困难在于离子液体的流失，无论离子液体在水中的溶解 度多小，萃取过程都会造成一部分离子液体进入到水相中，由于离子 液体的高昂价格及其对环境的未知毒性使其萃取过程目前无法大规 模工业应用。因此，在本发明中，利用酰胺类离子液体作为萃取剂研究了萃取 含酚废水中酚类化合物的方法，这是一项绿色化学技术，目前尚未见 报道。 发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种以酰胺类离子液体作为萃 取剂从含酚废水中萃取酚类化合物的方法，达到保护环境的目的。本发明采用的技术方案如下 一种使用酰胺类离子液体作为萃取 剂，从含酚废水中萃取酚类化合物的方法，所用的酰胺类离子液体如 式(I)所示(I)其中，R1、 W各自独立为C1 C10的酰胺基或C1 C10的烷基；L—为下列之一BF4—、 PF6—、 OAc—、 CF3S03—、 N(S02CF3)2—。本发明所述的含酚废水指含有酚类化合物的废水。所述的酚类化合物为苯酚和/或取代苯酚，取代苯酚的取代基可以是卤素、羟基、甲基、乙基、醛基、羧基等。优选的，所述的酰胺类离子液体为咪唑类四氟硼酸盐或咪唑类六氟磷酸盐，更优选为咪唑类六氟磷酸盐。本发明所述的酰胺类离子液体与含酚废水的质量比推荐为l 10: 1。具体的，所述的方法可按照如下操作在反应容器中，加入质量 比为1 10: l的酰胺类离子液体与含酚废水，在pH为l 9、温度为15 15(TC的条件下，搅拌下萃取0.5 50小时，静置分层，分离有机 相后，用气相色谱分析萃取后水相中酚类化合物的含量。在本发明中，在反应容器中还可以加入盐析剂再进行萃取。所述的盐析剂推荐为氯化铵或氯化钠。本发明中，盐析剂可以加至饱和， 也可以不加至饱和。进一步，本发明中，所述酰胺类离子液体与含酚废水的质量比优 选1 10: 1;萃取液的pH优选为5;萃取温度优选20 50°C;萃取 时间优选1 5小时。本发明将酰胺类离子液体作为萃取剂用于废水中酚类化合物的 萃取，其有益效果主要是改善了萃取效果，离子液体可以循环使用， 安全稳定，对环境无污染，是经济实用的环保技术。
具体实施方式
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范 围不限于此本发明实施例所用的含酚废水中的酚类化合物含量为0.5mg/mJL。实施例1将含苯酚化合物的废水(0.5mg/mL) 30毫升，l-甲基-3-丙酰胺 基咪唑六氟磷酸盐15毫克，放在50毫升反应瓶中，在pH-5和15'C的 条件下，在磁力搅拌器上搅拌30分钟,然后有机相和水相分离，用气 相色谱分析萃取后水相中苯酚含量后，用差减法计算萃取后有机相中 苯酚浓度0.11mg/mL，萃取率为22%。 实施例2将含苯酚化合物的废水(0.5mg/mL) 30毫升，l-甲基-3-丙酰胺
基咪唑六氟磷酸盐30毫克，放在50毫升反应瓶中，在pH-5和150'C 的条件下，在磁力搅拌器上搅拌l小时,然后有机相和水相分离，用气 相色谱分析萃取后水相中苯酚含量后，用差减法计算萃取后有机相中 苯酚浓度0.22mg/mL，萃取率为44%。 实施例3将含苯酚化合物的废水(0.5mg/mL) 30毫升，l-乙酰胺基-3-己 酰胺基咪唑六氟磷酸盐30毫克，放在50毫升反应瓶中，在pl^9和 5(TC的条件下，在磁力搅拌器上搅拌50小时,然后有机相和水相分离，用气相色谱分析萃取后水相中苯酚含量后，用差减法计算萃取后有机 相中苯酚浓度0.41mg/mL，萃取率为82%。 实施例4将含苯酚化合物的废水(0.5mg/mL) 30毫升，l-己酰胺基-3-辛 酰胺基咪唑六氟磷酸盐30毫克，放在50毫升反应瓶中，在pl^6和 IO(TC的条件下，在磁力搅拌器上搅拌10小时,然后有机相和水相分 离，用气相色谱分析萃取后水相中苯酚含量后，用差减法计算萃取后 有机相中苯酚浓度0.45mg/mL，萃取率为90%。 实施例5将含苯酚化合物的废水(0.5mg/mL) 30毫升，1， 3-二-己酰胺基 咪唑四氟硼酸盐30毫克，放在50毫升反应瓶中，在pH-6和10(TC的 条件下，在磁力搅拌器上搅拌10小时，然后有机相和水相分离，用气相色谱分析萃取后水相中苯酚含量后，用差减法计算萃取后有机相中 苯酚浓度0.34mg/mL，萃取率为68%。
实施例6将含苯酚化合物的废水(0.5mg/mL) 30毫升，l-己酰胺基-3-癸 酰胺基咪唑六氟磷酸盐30毫克，放在50毫升反应瓶中，在pH-6和 IO(TC的条件下，在磁力搅拌器上搅拌10小时，然后有机相和水相分 离，用气相色谱分析萃取后水相中苯酚含量后，用差减法计算萃取后 有机相中苯酚浓度0.45mg/mL，萃取率为90%。 实施例7将含4-甲基苯酚化合物的废水(0.5mg/mL) 30毫升，1-己酰胺基 -3-癸酰胺基咪唑六氟磷酸盐30毫克，放在50毫升反应瓶中，在pH=6 和10(TC的条件下，在磁力搅拌器上搅拌10小时,然后有机相和水相分离，用气相色谱分析萃取后水相中苯酚含量后，用差减法计算萃取后 有机相中苯酚浓度0.45mg/mL，萃取率为90%。 实施例8将含4-氯苯酚化合物的废水(0.5 mg/mL) 30毫升，1-己酰胺基-3-癸酰胺基咪唑六氟磷酸盐30毫克，氯化铵15mg，放在50毫升反应瓶 中，在pH-6和10(TC的条件下，在磁力搅拌器上搅拌10小时,然后有 机相和水相分离，用气相色谱分析萃取后水相中苯酚含量后，用差减 法计算萃取后有机相中苯酚浓度0.47 mg/mL，萃取率为94%。 实施例8将含对二苯酚化合物的废水(0.5 mg/mL) 30毫升，1-己酰胺基-3-癸酰胺基咪唑六氟磷酸盐150毫克，氯化铵15mg，放在50毫升反应瓶 中，在pH:6和100。C的条件下，在磁力搅拌器上搅拌10小时,然后有 机相和水相分离，用气相色谱分析萃取后水相中苯酚含量后，用差减法计算萃取后有机相中苯酚浓度0.48 mg/mL，萃取率为96%。 实施例9将含对二苯酚化合物的废水(0.5 mg/mL) 30毫升，1-己酰胺基-3-癸酰胺基咪唑六氟磷酸盐150毫克，氯化钠15mg，放在50毫升反应瓶 中，在pH-6和10(TC的条件下，在磁力搅拌器上搅拌10小时,然后有 机相和水相分离，用气相色谱分析萃取后水相中苯酚含量后，用差减 法计算萃取后有机相中苯酚浓度0.48 mg/mL，萃取率为96%。 实施例10将含对羧基苯酚化合物的废水(0.5mg/mL) 30毫升，1-己酰胺 基-3-癸酰胺基咪唑六氟磷酸盐150毫克，氯化钠15mg，放在50毫升 反应瓶中，在pH:6和10(TC的条件下，在磁力搅拌器上搅拌10小时， 然后有机相和水相分离，用气相色谱分析萃取后水相中苯酚含量后， 用差减法计算萃取后有机相中苯酚浓度0.48 mg/mL，萃取率为96%。
权利要求
1.一种从含酚废水中萃取酚类化合物的方法，其特征在于所述的方法是，以如式(I)所示的酰胺类离子液体为萃取剂，从含酚废水中萃取酚类化合物；式(I)中，R1、R2各自独立为C1～C10的酰胺基或C1～C10的烷基；L-为下列之一BF4-、PF6-、OAC-、CF3SO3-、N(SO2CF3)2-；所述的酚类化合物为苯酚和/或取代苯酚，所述取代苯酚中的取代基为卤素、羟基、甲基、乙基、醛基或羧基。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的酰胺类离子液体为 咪唑类四氟硼酸盐或咪唑类六氟磷酸盐。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于所述的酰胺类离子液体为 咪唑类六氟磷酸盐。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的酰胺类离子液体与 含酚废水的质量比为1 10: 1。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于所述的方法为在反应容 器中，加入质量比为1 10: 1的酰胺类离子液体与含酚废水，在pH 为1 9、温度为15 150。C的条件下，搅拌下萃取0.5 50小时，静 置分层，分离有机相后，用气相色谱分析分析萃取后的水相中酚类化 合物的含量。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于在反应容器中还加入盐析剂再进行萃取。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于所述的盐析剂为氯化铵或 氯化钠。
全文摘要
本发明公开了一种从含酚废水中萃取酚类化合物的方法，该方法采用如式(I)所示的酰胺类离子液体作为萃取剂，式(I)中，R¹、R²各自独立为C1～C10的酰胺基或C1～C10的烷基，L^-为下列之一BF₄^-、PF₆^-、OA_C^-、CF₃SO₃^-、N(SO₂CF₃)₂^-。所述的酚类化合物为苯酚和/或取代苯酚，取代苯酚的取代基可以是卤素、羟基、甲基、乙基、醛基、羧基等。本发明将酰胺类离子液体作为萃取剂，从废水中酚类化合物，改善了萃取效果，离子液体可以循环使用，安全稳定，对环境无污染，是经济实用的环保技术。
文档编号C07C37/72GK101209957SQ20071016461
公开日2008年7月2日 申请日期2007年12月25日 优先权日2007年12月25日
发明者姬登祥, 斯小阳, 文 裴, 计建炳 申请人:浙江工业大学