[发明专利]双水相萃取富集水中芳香类化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及双水相萃取富集水中芳香类化合物的方法。

背景技术

芳香类化合物是有机合成的重要原料和有机溶剂，但也是一类对环境危害极大的污染物。它们有一定的挥发程度，并且长期存在，难降解；它们都是不溶或微溶于水的，很不容易被分解；在环境中不易降解，存留时间长，可以通过大气、水影响到区域和全球环境，易在生物体内富集滞留，而且一般都有很好的脂溶性，导致人类和动物癌变、畸变及雌性化，用现有环境技术很难处理，从而造成长期的危害。环境中的芳香类化合物主要来自化工厂、染料厂的废水、废气。生产和运输过程中的意外事故，也会造成芳香类化合物的严重污染。中国专利(陆晓华，徐中其，吸附法处理硝基苯类化合物工业废水的工艺，CN：1266820A)报道了采用活性炭纤维为吸附剂，处理废水中的硝基苯类化合物，但该方法存在吸附剂耗量大，处理费用高等问题；刘晓林等(刘晓林，徐星芸，王书林，一种去除水中硝基苯的处理方法，CN：1765772A)采用先酸化分解再通过好氧微生物降解去除水中的硝基苯，但由于芳香类化合物难生物降解，去除效率低。苏德水等(苏德水，袁永先，尹福成，含硝基苯、苯胺污染物废水的处理方法，CN：1907888A)报道了采取先调节废水的酸度，然后经过催化、还原、氧化装置处理含硝基苯、苯胺类污染物的化工企业废水，但该方法需要催化剂和絮凝剂等，操作复杂。因此目前对于芳香类化合物废水的处理尚未有很好的技术。研究开发有效控制有毒难萃取回收有机污染物的新方法具有越来越重要的意义。

双水相萃取是两种水溶性不同的聚合物或者一种聚合物和无机盐的混合溶液，在一定的浓度下，体系就会自然分成互不相容的两相。被分离物质进入双水相体系后由于表面性质、电荷间作用和各种作用力(如憎水键、氢键和离子键)等因素的影响，在两相间的分配系数K不同，导致其在上下相的浓度不同，达到分离目的。国内外已有很多双水相用于萃取分离的报道。Rogers等研究了聚乙二醇2000-无机盐(K₂CO₃，(NH₄)₂SO₄，NaOH，K₃PO₄)双水相体系中不同的盐浓度对苯，甲苯，氯苯，对二氯苯和间三氯苯的分配比的影响，以及不同正庚醇-水体系的分配系数和不同盐浓度的双水相体系的分配比的关系，提出双水相体系可用于回收、纯化和萃取这些小的有机分子，并且有望代替传统的有机挥发溶剂的萃取过程(Rogers，R.D.J.Chromatogr.B1998，711，255-263)。目前离子液体-盐双水相体系用于液/液萃取分离的研究和开发是双水相体系研究的一个重要方向。

发明内容

本发明的目的在于克服现有废水中芳香类化合物的富集和回收存在分离难度大，回收率低、工艺复杂和成本高等问题，提出利用离子液体-盐双水相体系萃取废水中芳香类化合物的工艺。本发明中建立了利用亲水性离子液体-盐双水相体系富集和回收废水中硝基苯、苯酚等芳香类化合物的工艺，研究了体系中不同的盐和盐浓度对双水相体系萃取芳香类化合物萃取率的影响。

双水相萃取与水-有机相萃取的原理相似，都是依据物质在两相间的选择性分配，但萃取体系的性质不同。当物质进入双水相体系后，由于表面性质、电荷作用和各种力(如憎水键、氢键和离子键等)的存在和环境因素的影响，使其在上、下相中的浓度不同。分配系数K等于物质在两相的浓度比，由于各种物质的K值不同，可利用双水相萃取体系对物质进行分离。萃取后的离子液体相可通过蒸馏或者减压蒸馏除去芳香类化合物，得到纯净离子液体，从而提供一种简便、节能、高效的富集回收废水中芳香类化合物的新工艺。

本发明是双水相萃取富集水中芳香类化合物的方法，步骤和条件如下：

(1)在芳香类化合物混合溶液中，加入离子液体及无机盐，混合均匀，离子液体的质量分数为4.8％-36.5％，无机盐的质量分数为15.3％-31.6％，水中芳香类化合物的浓度为5μg/mL～500μg/mL，静置分相，形成离子液体-盐双水相体系，芳香类化合物富集于上相的离子液体相中；

(2)取离子液体相液体，将其利用旋转蒸发仪蒸发出芳香类化合物，离子液体回收循环利用。

为了提高芳香类化合物的萃取率，还可以采用二级萃取富集水溶液的芳香类化合物。采用步骤(3)和(4)：