（化学工程专业论文）工业废水中醋酸丁酯醋酸的回收工艺研究.pdf

学位论文数据集 中图分类号谰悦嗍灯学科分类号予如吧啊母助爿 论文编号密级公开 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名邓婷婷学号 2 0 0 9 0 1 0 0 0 8 获学位专业名称化学工程获学位专业代码 4 3 0 1 1 7 课题来源 自选 研究方向超重力技术及应用 论文题目工业废水中醋酸丁酯醋酸的回收工艺研究 关键词汽提，萃取，醋酸丁酯，醋酸 论文答辩i = t 期 2 0 1 1 0 5 3 1 论文类型应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师邹海魁 副研究员 北京化工大学 化学工程 评阅人l毋伟教授北京化工大学化学工程 评阅人2刘润静教授河北科技大学化学工程 评阅人3 评阅人4 评阅人5 答辩委员会主席 郭锴教授北京化工大学化学工程 答辩委员1刘辉教授北京化工大学化学工程 答辩委员2 徐联宾教授北京化工大学纳米材料 答辩委员3邵磊教授北京化工大学 化学工程 答辩委员4 张润铎教授北京化工大学化学工程 答辩委员5 注：一 四 论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 中图分类号在中国图书资料分类法查询。 学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 - 9 ) 学科分类与代码中 查询。 论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。 8川9舢0 87舢8 iiii_舢y 1 摘要 工业废水中醋酸丁酯醋酸的回收工艺研究 摘要 醋酸丁酯是一种非常重要的基础有机化工原料，常作为有机溶剂、萃 取剂、脱水剂应用于清漆、硝化纤维、医药、人造革、塑料以及香料的生 产中，在工业中有着广泛的应用。 醋酸是最重要的有机酸之一，主要用于醋酐、醋酸乙烯、醋酸纤维、 金属醋酸盐和醋酸酯等，也用作为农药、医药、染料等工业的溶剂和原料， 在照相药品制造、织物印染、橡胶工业中都有广泛用途。同时醋酸也是非 常重要的有机化工原料之一，它在有机化学工业中占有十分重要的地位。 随着对醋酸丁酯和醋酸生产应用越来越广，随之产生的工业废水也越 来越多，对废水中二者的回收处理即可降低生产成本，同时也是减少环境 污染的必然选择。 本课题利用超重力技术汽提废水中的醋酸丁酯，取得了良好效果，主 要考察了旋转床转速对汽提效果的影响。而对于含醋酸的废水，传统处理 方法有普通精馏法、共沸精馏法、溶剂萃取法等，其中溶剂萃取法与其它 方法相比，其操作条件比较温和、能耗低且具有较高的萃取率，而且还有 利于环境保护。本课题中对于含醋酸的废水也选择合适的萃取剂采用萃取 的方法进行处理。 实验结果表明，汽提废水中醋酸丁酯时，在其他条件不变时，当进口 液相流量在1 3 0l h - 1 到1 5 0l h - 1 时，依次增大超重力机转速，液相出口 中醋酸丁酯脱除率会随之呈先增后减的明显变化，当转速为7 0 0 r p m 时， t 北京化工大学硕士学位论文 出口醋酸丁酯的脱除率最高；当进口液相流量在1 1 0l h - 1 时，转速为 8 0 0 r p m 对应醋酸丁酯脱除率最高，可达9 3 4 。用萃取法处理蒸馏后的 工业废水时，选用磷酸三丁酯作为萃取剂，当溶剂比为1 0 、萃取时间为 l o m i n 、萃取次数为3 次时效果最佳，萃取效率高达9 7 。 关键字：汽提，萃取，醋酸丁酯，醋酸 a c e t i ca c i di so n eo ft h em o s ti m p o r t a n to r g a n i ca c i d s ，m a i n l yf o ra c e t i c a n h y d r i d e ，v i n y la c e t a t e ，a c e t a t ef i b e r , a n dm e t a la c e t a t ea n d a c e t i ca c i de s t e r s a l s ou s e da sp e s t i c i d e s ，p h a r m a c e u t i c a l s ，d y e sa n do t h e ri n d u s t r i a ls o l v e n t s a n dr a wm a t e r i a l s ，p h a r m a c e u t i c a lm a n u f a c t u r i n gi nt h ep h o t o g r a p h i c ，t e x t i l e p r i n t i n ga n dd y e i n g ，r u b b e ri n d u s t r yh a s aw i d e r a n g eo f u s e s w i t ht h ea p p l i c a t i o no fb u t y la c e t a t ea n da c e t i ca c i dm o r ea n dm o r e w i d e l y , t h i sh a sr e s u l t e dm o r ea n dm o r ei n d u s t r i a lw a s t ew a t e r s or e c y c l i n g b u t y l a c e t a t ea n da c e t i ca c i dc a nr e d u c ep r o d u c t i o nc o s t sa n dr e a c ht h e s t a n d a r d so fe n v i r o n m e n t t h i sp a p e ru s e dr o t a t i n gp a c k e db e d ( r p b ，h i g e e ) i nt h ec o u r s eo f r e m o v i n gn b u t y l a c e t a t ef r o mw a s t ew a t e ra n da c h i e v e dg o o dr e s u l t s m o r e o v e rt h ed i f f e r e n ts p e e do fr p bh a sb e e ni n v e s t i g a t e df o rt h ei n f l u e n c eo f i l l t h er e m o v a lr a t e t h em a i nm e t h o d sd e a l i n gw i t ha c e t i ca c i dw a s t ew a t e r a t p r e s e n ti n c l u d eo r d i n a r y d i s t i l l a t i o n ，a z e o t r o p i c d i s t i l l a t i o na n ds 0 1 v e n t e x t r a c t i o n c o m p a r e dw i t ho t h e rm e t h o d s ，s o l v e n te x t r a c t i o n h a sm i l d o p e r a t i n gc o n d i t i o n s ，l o we n e r g yc o n s u m p t i o na n dh a sah i g h e re x t r a c t i o nr a t e ， b u ta l s oc o n d u c i v et o e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n t h i sp a p e ru s e de x t r a c t i o n m e t h o dr e m o v i n gw a s t e w a t e r c o n t a i n i n ga c e t i ca c i d t h ee x p e r i m e n ti n d i c a t e st h a tt h er e m o v a lr a t eo f b u t y la c e t a t er i s e st o t h eh i g h e s tp o i n tw i t ht h es p e e do fr p b i s8 0 0 r p mw h e nt h el i q u i df l o wr a t ei s llo l h a n dw i t ht h es p e e do fr p b i s7 0 0r p mw h e nt h el i q u i df l o wr a t ei s b e t w e e n14 0l h 。1a n d 2 0 0 l - h ，t h e nt h er e m o v a lr a t er e d u c e sw i t hs p e e do f r p br i s e s w i t ht h eb e s tc o n d i t i o n s ，t h ec o n c e n t r a t i o no f b u t y la c e t a t ei nt h e w a s t e w a t e ra f t e rt r e a t e di s m i n i m u m ；t h er e m o v a lr a t ei s9 3 4 a f t e r d i s t i l l a t i o n ，s e l e c t i n gt b pa st h ee x t r a c t i n gt r e a tw a s t e w a t e r , w h e nt h es o l v e n t r a t i oo f1 0 ，t h ee x t r a c t i o nt i m ew a s10 m i n ，e x t r a c t e d3t i m e sw h e nt h eb e s t e x t r a c t i o ne f f i c i e n c ya sh i g ha s9 7 k e y w o r d s ：r o t a t i n gp a c k e db e d ，e x t r a c t i o n ，n b u t y la c e t a t e ，a c e t i ca c i d i v 目录 目录 第一章文献综述1 1 1 工业废水处理概况1 1 1 1 工业废水处理遵循的原则2 1 2 醋酸丁酯2 1 2 1 醋酸丁酯的概况2 1 2 2 醋酸丁酯的生产状况3 1 2 3 醋酸丁醋的用途3 1 3 醋酸4 1 3 1 醋酸的性质4 1 3 2 醋酸的制备和用途4 1 4 工业废水处理方法5 1 4 1 物理处理法5 1 4 2 生物处理法。8 1 4 3 化学处理法9 1 5 超重力技术简介1 2 1 5 1 超重力技术的发展历程1 2 1 5 2 超重力设备的结构和原理1 3 1 5 3 超重力旋转床的优点1 4 1 5 4 超重力技术的应用领域研究1 4 1 6 本论文的研究目的和内容15 1 6 1 本论文的研究目的15 1 6 2 本论文的主要研究内容1 6 第二章实验部分1 7 2 1 含醋酸丁酯、水二元体系实验1 7 2 1 1 汽提操作实验原理1 7 2 1 2 实验所需主要设备1 7 2 1 3 实施方案所需要的条件1 9 2 1 4 实验所用药品2 0 2 1 5 实验流程及步骤2 0 2 2 样品检测2 2 v 3 1 2 转速对汽提后液相出口中醋酸丁酯脱除率的影响。4 0 3 1 3 出口液相中醋酸丁酯脱除率随进料液流量的变化情况4 1 3 1 4 不同转速下废水对应的c o d 值。4 2 3 2 含醋酸丁酯、醋酸、水三元体系处理4 3 3 2 1 蒸馏4 3 3 2 2 溶剂比( 体积l t ) 对醋酸含量的影响4 4 v l 目录 3 2 3 萃取时间对醋酸含量的影响4 5 3 2 4 考察萃取次数的影响4 6 3 2 5 萃取处理后的废水的性质4 7 3 3 本章小结4 7 第四章结论与建议4 9 4 1 结论4 9 4 2 建议4 9 参考文献5 1 致谢5 5 作者及导师简介5 7 v l i 北京化工大学硕士学位论文 v i l i c o n t e n t s co n t e n t s c h a p t e r1l i t e r a t u r er e v i e w 1 1 1t h eo v e r v i e wo fi n d u s t r i a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n t 1 1 1 1e x t r a c t i o nm e t h o d 2 1 2b u t y la c e t a t e 2 1 2 1o v e r v i e wo f b u t y la c e t a t e 2 1 2 2t h ep r o d u c t i o ns t a t u so f b u t y la c e t a t e 3 1 2 3t h eu s eo f b u t y la c e t a t e ：3 1 3a c e t i ca c i d 4 1 3 1t h en a t u r eo fa c e t i ca c i d 4 1 3 2p r e p a r a t i o na n du s eo fa c e t i ca c i d 4 1 4t h et r e a t m e n to fb u t y la c e t a t ef r o mi n d u s t r i a lw a s t e w a t e r 5 1 4 1p h y s i c a lt r e a t m e n tm e t h o d s 5 1 4 2b i o l o g i c a lt r e a t m e n tm e t h o d 8 1 4 3c h e m i c a lt r e a t m e n tm e t h o d 9 1 5a b o u tr o t a t i n gb e d 1 2 1 5 1t h ed e v e l o p m e n tp r o c e s so f r o t a t i n gp a c k e db e d 1 2 1 5 2t h es t r u c t u r ea n dp r i n c i p l eo fr o t a t i n gp a c k e db e d 13 1 5 3t h ea d v a n t a g e so f r o t a t i n gp a c k e db e d 1 4 1 5 4t h ea p p l i c a t i o nr e s e a r c ho fg r a v i t yt e c h n o l o g y 1 4 1 6t h ep u r p o s ea n dc o n t e n to ft h i sp a p e r 15 1 6 1t h ep u r p o s eo f t h i sp a p e r 1 5 1 6 2t h ep u r p o s eo f t h i sp a p e r 1 6 c h a p t e r 2e x p e r i m e n t 1 7 2 1s e p a r a t i o ne x p e r i m e n t a lo f b u t y la c e t a t e 1 7 2 1 1s t r i p p i n go p e r a t i o np r i n c i p l e 17 2 1 2m a j o re q u i p m e n tt e s t 1 7 2 1 3t h ec o n d i t i o n sr e q u i r e df o ri m p l e m e n t a t i o no ft h ep r o g r a m 19 2 1 4d r u g su s e di nt h ee x p e r i m e n t s 2 0 2 1 5e x p e r i m e n t a lp r o c e s s e sa n dp r o c e d u r e s 2 0 2 2s a m p l et e s t i n g 2 2 北京化工大学硕七学位论文 2 2 1t h ep r i n c i p l eo fc h r o m a t o g r a p h y 2 2 2 2 2c h r o m a t o g r a p h yc l a s s i f i c a t i o n 2 3 2 2 3g cf e a t u r e s 2 3 2 2 4t h ec h o i c eo f d e t e c t o r 2 3 2 2 5f i ds t r u c t u r e ，w o r k i n gp r i n c i p l e 2 4 2 2 6s e l e c tt h ec o l u m n 2 5 2 2 7a g i n gc o l u m n 2 6 2 2 8s p e c i f i co p e r a t i n gc o n d i t i o n so fa g i n g 2 6 2 2 9t h ec h o i c eo fe x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n sr e q u i r e d 2 7 2 2 10t h ec a l c u l a t i o no fp e a k 2 9 2 2 11c a l i b r a t i o nc u r v ed r a w n 31 2 2 1 2s a m p l et e s t i n gp r o c e d u r e 3 2 2 2 1 3t h es p e c t r u mo f b u t y la c e t a t e 3 3 2 3t e r n a r ys y s t e me x p e r i m e n to f b u t y la c e t a t e ，a c e t i ca c i d ，w a t e r 3 3 2 3 1d i s t i l l a t i o n 3 3 2 3 2m e t h o d so fa c e t i ca c i dr e c o v e r y 3 4 2 3 3t h eb a s i cp r i n c i p l ea n dp r o c e s so f e x t r a c t i o n 3 5 2 3 4a c e t i ca c i dc o n t e n t 3 6 2 4s o l v e n tr e c o v e r y 3 7 2 5c o dt e s t 3 7 2 5 。1p o t a s s i u md i c h r o m a t em e t h o d 3 7 2 5 2s p e c t r o p h o t o m e t r i cm e a s u r e m e n to fc o d 3 7 2 5 3c o dm e a s u r e m e n to f m i c r o w a v ed i g e s t i o n 3 8 2 5 4p o t a s s i u mp e r m a n g a n a t em e t h o d 3 8 c h a p t e r 3d a t ap r o c e s s i n g 3 9 3 1t h ed o u b l es y s t e mc o n t a i n i n gb u t y la c e t a t ea n dw a t e r 3 9 3 1 1d e t e r m i n a t i o ns t a b l et i m eo fi 心b 3 9 3 i 2t h er e m o v a lr a t eo f b u t y la c e t a t ea f t e rt r e a t m e n tv s t h es p e e do fr p b 4 0 3 1 3t h ec h a n g eo f b u t y la c e t a t er e m o v a lr a t ei ne x p o r tl i q u i d 4 1 3 1 4c o dc o r r e s p o n d i n gt h ed i f f e r e n ts p e e do f r p b 4 2 3 2t h e t r i p l es y s t e mo f c o n t a i n i n gb u t y la c e t a t ea c e t i ca c i da n dw a t e r 4 3 3 2 1d i s t i l l a t i o n 4 3 3 2 2s o l v e n tr a t i o ( b yv o l u m e ) o f a c e t i ca c i dc o n t e n t 4 4 x 3 2 3e x t r a c t i o nt i m eo fa c e t i ca c i dc o n t e n t 4 5 3 2 4t h ei m p a c to f t h en u m b e ro f e x t r a c t i o n 4 6 3 2 5i n d u s t r i a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n ta n dn a t u r ec o n t r a s t 4 7 3 3c h a p t e rs u m m a r y 4 7 c h a p t e r 4c o n c l u s i o n 4 9 4 ic o n c l u s i o n 4 9 4 2s u g g e s t i o n 4 9 r e f e r e n c e s 51 t h a n k s 5 5 r e s u m eo fw r i t e ra n da d v i s o r 5 7 x i i 第一章文献综述 1 1 工业废水处理概况 第一章文献综述 工业废水是指在工业生产过程中产生的废液和废水，包括工业生产用料、中间产 物以及生产过程中产生的污染物【l 】。工业废水一般包括以下三类： 1 、按废水里所含污染物的主要成分分类 包括酸性废水、碱性废水、含酚废水、含磷废水、含氟废水、含铬废水、含汞废 水、含放射性废水等。 2 、按工业废水旱所含污染物的性质分类 包括有机废水和无机废水。例如，在食品或石油加工过程中产生的废水中主要含 有有机物，为有机废水；而在电镀和矿物加工过程中产生的废水主要含有无机物，为 无机废水。 3 、按行业的产品加工对象分类 包括纺织印染废水、化学肥料废水、冶金废水、炼焦煤气废水、造纸废水、金属 酸洗废水、农药废水等。 这种分类方法突出了废水的主要污染成分，可以有针对性地选择合适的方法进行 处理。事实上，同一种工业可以排放出多种不同性质的废水，而一种废水又可能含有 多种不同的污染物，并且每种污染物的种类和浓度差别很大。大部分物质没有处理直 接排入水体，都有可能产生污染，虽然各种物质的污染程度差别，但综合起来就会对 环境产生的一定的污染和危害。如： l 、含油废水：浮在水面的油不仅会散出令人厌恶的气味，而且很难分解，燃点 低的油类还易引起火灾，并且动植物油具有腐蚀性，消耗水体中的溶解氧，很容易造 成水中植物缺氧死亡。 2 、含有毒物质的废水：例如含酚有毒物质、含重金属慢性有毒物质及致癌物质 等造成的污染。一旦和污染物接触，很容易致使人神经中毒、食物中毒等。 3 、含无毒物质的废水：这些污染物质虽本身无毒性，但是集中起来产生的高浓 度物质就会对水体有害，例如：当有机物质含量超过了水体排放，便会使得厌氧腐败 物质或无机物质大量流入水中，食盐水浓度和渗透压均发生改变，植物的生长、动物 的呼吸和微生物的繁殖产生不利影响。 4 、含大量不溶性悬浮物废水：如选煤、选矿等排放的粉尘，陶瓷、采石工业排 出的灰砂等。这些物质沉积在水底有的形成“毒泥 ，阻塞鱼类的鳃，导致呼吸困难， 并破坏产卵场所。 5 、含有氮、磷等工业废水：对湖泊等封闭性水域，由于含氮、磷物质的废水流 入，会使藻类及其他水生生物异常繁殖，使水体产生富营养化。 北京化工大学硕士学位论文 6 、酸性和碱性废水：容易对生物产生严重的危害作用。 近年来我国工业水平虽然得到了迅速发展，但是技术与管理水平较低，水体污染 广泛和严重，加剧了水资源的紧张状况，同时威胁人类的健康和安全。对于保护 来说，工业废水的处理显得尤为重要。 1 工业废水处理遵循的原则 1 、优先选用先进无毒生产工艺代替落后有毒生产工艺，在生产过程中尽可能 有毒有害废水的产生与排放。 2 、在使用有毒原料以及产生有毒中间产物过程中，要严格遵守操作规程，减 毒物质的流失，尽可能采用合理流程和设备。 3 、对于污染较轻且流量较大的废水，如果稍加处理后能循环使用的尽量循环 ，以免给城市下水道和城市污水处理增加额外负荷。 4 、含有难降解的有毒废水，应该单独处理然后排放，以免污染其他物质。 5 、对于能够生物降解的有毒废水，如酚、氰废水，应先尽量降解微生物，经 处理达到国家允许的排放标准后排入下水道，做进一步生化处理。 6 、含有剧毒物质废水，如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰废水 其它废水分流，以便采用合适的方法对此单独处理和回收有用物质。 目前处理工业废水的主要方法包括：焚烧法、电晕法、吸附法、膜分离法、冷凝 生物法等，大部分方法已经在工业上广泛应用，并取得了良好效果，少数还处于 阶段【2 】，有待于进一步探讨。本课题主要是对工业废水中的醋酸丁酯、和醋酸的 及回收工艺进行研究。通过各种方法的比较，选择合适的处理方法回收有价值的 物。 醋酸丁酯 1 醋酸丁酯的概况 醋酸丁酯( b u t y la c e t a t e ) 又称乙酸丁酯、醋酸正丁酯，于苹果、香蕉、梨等水果中 都普遍存在，醋酸丁酯结构式为c h 3 c o o c 4 h 9 ，沸点为1 2 6 ，相对密度o 8 7 2 ，是 一种无色透明的可燃液体，有水果香味。是国家明确规定允许的可食用型香料，同时 醋酸丁酯也是化工基础原料和性能优良的有机溶剂，广泛应用于制革、制药等工业【3 】3 。 而醋酸丁酯为二级易燃液体，与空气混合后易燃易爆，且当吸入一定量醋酸丁酯蒸气， 对中枢神经有抑制作用，对眼及上呼吸道也有强烈的刺激作用，还能引起肺充血和支 气管炎。当它微溶于水进入土壤后，对土壤也会造成污染。 2 第一章文献综述 1 2 2 醋酸丁酯的生产状况 目前，国外主要生产和消费醋酸丁酯的国家有美国、西欧、日本和墨西哥等，主 要生产厂家有：美国c e l a n e s e 公司、新加坡c e l a n e s e 公司、比利时i n e o so x i d e 公司、 德国o x e n o 公司等，生产能力约为每年1 0 万吨。1 9 8 0 年，美国一个国家生产的醋酸丁 酯产量就达到5 7 2 万吨，占世界总产值的一半左右。2 0 0 2 年，世界醋酸丁酯生产能 力约为每年1 1 0 万吨，平均年需求增长率为4 7 。2 0 0 2 年后，欧洲范围内醋酸丁酯 的市场已经成熟，能够自给自足，全球范围内的设计生产能力也能够满足目前的需求 状况。 随着我国化工、建筑、涂料、制革、医药等行业的迅速发展，对醋酸丁酯的需求 量也在不断增长。上世界6 0 年代，我国对醋酸丁酯一年的消费总量约为3 千吨，而 到9 0 年代初，已经增长到了接近3 万吨【4 】，随着今后的发展，我国市场对醋酸丁酯的 需求必会与日俱增。 醋酸丁酯的生产主要有两种方法：醋酸丁醇酯化法、醋酸丁烯加成法。酯化法 中以浓硫酸作催化剂，由醋酸与正丁醇直接酯化来合成纯度较高的醋酸丁酯。其主要 化学反应：h 2 s 0 4 + c 4 h 9 0 h + c h 3 c o o h c h 3 c o o c 4 h 9 + h 2 0 酯化法虽然催化剂来源溶易，但由于硫酸具有强脱水氧化作用，在反应中常有一 些副反应生成，导致酯产品着色，使反应产物后处理繁琐复杂，腐蚀设备、副产品多、 容易污染环境、产率低等缺点。醋酸乙烯直接加成法以逐步代替醋酸乙醇酯化法。 且此法所需绝大多催化剂都具有价廉易得、催化活性高、收率较高、不会引起副反应、 能够重复使用回收和再生、不腐蚀设备，不污染环境等特点。是国际上生产醋酸丁酯 的新趋势。 在我国醋酸丁酯的合成方法主要有：无机酸催化合成法，如冰乙酸和正丁醇在甲 苯磺酸作催化剂的条件下，成功地合成了乙酸正丁酯；杂多酸催化合成法，如施介华 【5 】等以乙酸和正丁醇为原料，用自制的磷钨杂多酸为催化剂，合成了乙酸正丁酯；固 体超强酸催化合成法，如孙建华【6 】等用固体强酸f e 2 0 s 0 4 2 - 固体超强酸加入正丁醇、 h a c 、c a c l 2 催化合成乙酸正丁酯等。 1 2 3 醋酸丁醋的用途 随着工业的发展，对环境的污染程度越来越大，出于对环保的需求，在工业生产 中已逐渐倾向于用醋酸丁酯这种毒性较小、挥发性较低的溶剂取代甲苯、二甲苯、酮 类等溶剂口1 ，广泛应用于制革、制药、合成油漆、合成树脂、制造硝化纤维、素及其 衍生物清漆以及聚氨酯清漆，在化工行业得到大范围的应用。除此以外，醋酸丁酯还 是良好的医药溶剂，可用作药物吸收促进组分，在医药工业中生产红霉素。 北京化工大学硕上学位论文 由此可见，醋酸丁酯的生产和应用与我国化工行业的迅速发展和经济增加有着十 分紧密的联系，同时作为一种更环保的产品对我们生活质量的提高也起着很重要的作 用，其应用l j 景十分广阔。 1 3 醋酸 1 3 1 醋酸的性质 醋酸( a c e t i ca c i d ) 又l l t t 乙酸，是一种非常重要的有机羧酸。醋酸在常温下是一种具 有强烈刺激性酸味的无色液体。纯乙酸在低于熔点时会冻结成冰状晶体，所以无水乙 酸又称为冰醋酸。醋酸在水和乙醇中均有很好的溶解性，其水溶液呈弱酸性。 1 3 2 醋酸的制备和用途 制取醋酸有多种方法： 发酵法：采用含糖类物质的植物果实发酵先制取乙醇，然后将乙醇经过发酵氧 化成乙醛，再将乙醛进一步氧化制得乙酸。 乙醛氧化法：由乙醛在有催化剂的条件下( 催化剂为乙酸锰：( c h 3 c o o ) 2 m n ) 和 氧气发生氧化反应制得。2 c h 3 c h o + 0 2 2 c h 3 c o o h 乙醇氧化法：乙醇在催化剂的条件下和氧气发生氧化反应制得。反应方程式如 右边所示：c 2 h s o h + 0 2 _ c h 3 c o o h + h 2 0 乙烯氧化法：乙烯在催化剂( 催化剂为p d c l 2 、c u c l 2 和( c h 3 c o o ) 2 m n ) 存在的条 件下，与氧气发生反应制得。此反应可以看作先将乙烯氧化成乙醛，再通过乙醛氧化 成乙酸制得。 丁烷氧化法：丁烷氧化法又称为直接氧化法，用丁烷作为主要原料，通过空气 氧化而制得的一种方法，也是合成乙酸的主要方法。 2 c h 3 c h 2 c h 2 c h 3 + 5 0 2 4 c h 3 c o o h + 2 h 2 0 醋酸是最重要的有机酸之一。主要用于醋酐、醋酸乙烯、醋酸纤维、金属醋酸盐 和醋酸酯等的生产，也可用作为农药、医药、染料等工业的溶剂和原料，在照相药品 制造、织物印染、橡胶工业中也有广泛用途。同时醋酸也是非常重要的有机化工原料 之一，它在有机化学工业中占有十分重要的地位。广泛用于合成涂料、纤维、农药、 医药、食品添加剂、染织等工业，是我国国民经济的一个重要组成部分。 如果将工业生产过程中产生的大量低浓度醋酸废水直接排放无疑会对环境造成 十分严重的污染，而由于废水中所含醋酸又是极重要的有机化工基础原料，对其回收 利用有非常重大的经济价值。 近年来，国内外许多学者对醋酸稀溶液体系的分离回收问题开展了深入研究。醋 4 第一章文献综述 酸的分离方法主要包括有普通精馏法、共沸精馏法、溶剂萃取法、吸附法、酯化法、 中和法、以及这些方法的联合使用等【8 1 。 由于醋酸的沸点为11 7 。c ，比水的沸点高，因此用简单蒸馏的方法去除废水中浓 度很低的醋酸，其能耗太大且效率不高。而溶剂萃取过程与其它方法相比，其操作条 件比较温和、能耗低且具有较高的萃取率，而且还有利于环境保护。多年来不少研究 工作者在此方面进行了研究【9 。1 1 1 。 1 4 工业废水处理方法 根据使用技术措施的作用原理和去除对象，废水处理法可分为物理处理法、化学 处理法和生物处理法三类【1 2 】。 1 4 1 物理处理法 1 4 1 1 萃取法 萃取是将存在于某一相的有机物用萃取剂浸取、溶解，从而转入另一液相实现分 离的过程。这个过程是利用有机物在两相中溶解均有自己的分配系数这一性质来实现 的。 萃取可分为液固萃取和液液萃取。液固萃取是用一种适宜溶剂浸取固体混合物 的方法，所选溶剂对此有机物有很大的溶解能力，有机物在液固两相间中以一定的分 配系数从固体转向溶剂中。而液液萃取是用一种合适的溶剂从溶液中萃取有机物的方 法。此法所选的溶剂与溶液中的溶剂不互溶，有机物在这两相问以一定的分配系数从 溶液转向所选溶剂中。 最简单的萃取方法是单级萃取，但是由于单级萃取效率有限，为了达到更好的分 离效果，工业上一般采用多级萃取，包括有多级错流萃取和多级逆流萃取，而这两种 方法中多级逆流萃取比多级错流萃取所需原料少，能耗低，效率更高。 溶剂萃取法在工业上是实现有机废水资源回收的重要技术之一，是在近代迅速发 展的一种新型应用技术，早在上世纪4 0 年代，就在工业上得以应用，较早开发应用 于含酚废水的处理【1 3 。 随着我国对萃取工艺的研究和对新型萃取剂的开发，已经有越来越多的萃取剂可 用于污染物处理，当溶剂与废水充分混合后，由于新型萃取剂有较高的分配系数，根 据拉乌尔定律，大部分污染物转移到溶剂相，使得对污染物溶解能力也越来越强，从 而达到分离污染物的目的。而且新型溶剂不仅适用于萃取有机物，还易分离回收重复 利用。 北京化工大学硕士学位论文 但是根据相关文献的报道来看，由于萃取过程所需时间长、有机萃取剂用量大、 萃取剂在溶液中还存在一定的互溶性，使得萃取法的应用还存在很大的局限性，仅适 用于处理少数几种有机废水。但是萃取法操作简单，所需设备体积小，处理效率较高， 因此要使得这种方法得以更广阔的应用，还需要做进一步的研究。 1 4