加盐萃取—恒沸精馏——从工业废酸水中回收醋酸

第16卷第4期200212沈阳化工学院学报JOURNALOFSHENYANGINSTITUfEOFCHEMICALTECHNOLOGYVo1．16No．4Dec2002文章编号：1004—4639(2002)04—0273—03加盐萃取一恒沸精馏一一从工业废酸水中回收醋酸刘公和，林诚，朱跃姿(福州大学化学化工学院，福建福州350002)摘要：介绍采用加盐萃取．恒沸精馏5-艺从含醋酸10％-20％的5-业废酸水中回收醋酸的试验研究．以醋酸异丙酯为萃取荆，加入醋酸钠进行加盐萃取，对萃取液进行恒沸精馏分离醋酸异丙酯和醋酸．考察了萃取剂种类、盐的浓度、樟脑磺酸对萃取分配系数的影响．醋酸回收率>95％，醋酸异丙酯回收率≥98％．关键词：加盐萃取；恒沸精馏；回收醋酸中图分类号：TQ028．3文献标识码：A我们曾报道了以乙酐为溶剂由樟脑与硫酸磺化反应制备樟脑磺酸的生产工艺，获得了最佳的工艺条件[1,2]．但在生产樟脑磺酸时排出的废酸水中含有醋酸10％-20％，硫酸1％～3％，及少量的樟脑磺酸和樟脑磺化反应的副产物(其余为水)．因此，寻找有工业化应用价值的方法从此废酸水中回收醋酸为樟脑磺酸生产所急需．从水溶液中回收醋酸已有许多报道L3～，本文根据废水中醋酸浓度的高低、以及其它杂质的含量等因素综合考虑，针对生产樟脑磺酸废水的特性，研究采用加盐萃取一恒沸蒸馏工艺的方法回收醋酸，达到理想的效果．1实验1．1加盐萃取实验在(25±1)℃室温条件下进行，配制的醋酸水溶液或工业废酸水加入适量的萃取剂在分液漏斗中强烈振荡20min，静置1h，分层后取样用气相色谱分析．1．2恒沸精馏采用高效填料塔，经实验测定塔的理论板数为12块．萃取液采用间歇精馏，塔顶先馏出醋酸异丙酯与水的二元共沸物，共沸脱水后再出醋酸异丙酯，而后馏出醋酸，塔底为少许深色高沸物．共沸带出的水与萃余液合并进行共沸蒸馏，回收醋酸异丙酯．1．3气相色谱分析样品中醋酸异丙酯、水、醋酸的含量用气相色谱分析．气相色谱仪为102一G，气相色谱数据处理机为CDMC—ICX型．内标法定量，内标物为醋酸甲酯．气相色谱条件：不锈钢填充柱(3mm×2m)，固定相为间苯二甲酸，担体GDX一102，柱温130℃，汽化温度160℃，桥流160mA，载气为H2，流量25ml／min．2实验结果与讨论收稿日期：2002—11—30基金项目：福建省教委资助项目(JA97014)作者简介：刘公和(1942一)，男，福建闽清人，副教授，学士，主要从事精细化工的研究维普资讯http://www.cqvip.com274沈阳化工学院学报2002焦2．1溶剂的选择溶剂萃取法是最早用于分离水和醋酸的方法之一．分配系数的大小是选择溶剂的一个重要参数，分配系数大，选择性系数也大，分离效果就好．但有时在分配系数较小的情况下，也可达到分离的目的．所以，要结合被分离体系特性来全面考虑，以选择合适的溶剂．据报道，用于醋酸水体系萃取较好的溶剂有磷酸三丁酯、三烷基胺、醋酸异丙酯等．实验测定的醋酸异丙酯与磷酸三丁酯对醋酸一水萃取的分配系数见表1．表1不同溶剂的萃取分配系数由表1可知，磷酸三丁酯比醋酸异丙酯的分配系数大，萃取效果好，但磷酸三丁酯的沸点为289℃(分解)，又不与水形成共沸物，使得回收循环使用不方便．而醋酸异丙酯沸点为89℃，能与水形成二元最低共沸物，共沸点77．4℃，共沸组成为：水6．2％，醋酸异丙酯93．8％．尽管醋酸异丙酯的萃取能力小一些，但它既可以为萃取剂，又可以为恒沸带水剂，回收循环使用方便，价廉易得．所以选它为萃取剂更有工业化应用价值．2．2盐对分配系数的影响由于醋酸异丙酯的萃取能力不大，因此，可以利用盐对有机溶剂的盐析效应进行加盐萃取，以提高萃取分配系数．考虑到废酸水中还含有1％～3％的H2so4，所以选用加入醋酸钠，使其与废酸水中的H2so4反应生成醋酸和硫酸钠，以硫酸钠产生盐析效应，消除H2so4的污染．醋酸钠用量对醋酸异丙酯萃取分配系数的影响见表2．表2醋酸钠用量对醋酸异丙酯萃取废酸水中醋酸的分配系数的影响分配系数与被萃取组分的浓度、温度等因素有关．从表2可知，当醋酸浓度、温度固定时，加入醋酸钠后分配系数逐渐增大，当醋酸钠用量为7．0％时(实际起盐效应的是硫酸钠)分配系数最大，继续增大盐用量后，分配系数反而下降，这可能是由于樟脑磺化反应的副产物较复杂，盐效应受到干扰．当废酸水中醋酸浓度为3．20％时，相同温度下，加盐萃取分配系数增大到1．2321．这是因为被萃取组分的浓度愈小，则溶剂的选择性就愈大，这有利于醋酸与水的分离．2．3樟脑磺酸对分配系数的影响樟脑磺酸废水加盐萃取分配系数增大不很明显，只有在醋酸浓度为3．2％时才达到1．2以上．这可能与废酸水中其他有机杂质有关，因为樟脑磺化后只有90％左右生成樟脑磺酸，其余10％生成