劉 燕， 馬建華

(1.河鋼集團(tuán)邯鋼公司，河北 邯鄲 056000；2.邯寶能源中心，河北 邯鄲 056000)

引 言

邯鋼線棒泵站直冷循環(huán)水(濁環(huán))回水，組分比較復(fù)雜，含大量的乳化油(石油類物質(zhì))、氧化鐵皮及多種重金屬物質(zhì)，在進(jìn)入工藝循環(huán)中或排放之前需要對(duì)其進(jìn)行處理。其中，包括除油處理。泵站采用化學(xué)藥劑結(jié)合物理工藝進(jìn)行除油，用簡單物理法或物理化學(xué)法處理。筆者所在化驗(yàn)室采用紅外分光光度法對(duì)處理前、后水中油進(jìn)行監(jiān)測，該方法不受水樣中油品種限制，可準(zhǔn)確地反映水中油類的污染情況，屬工業(yè)廢水油分析的最佳方法，為工藝提供可靠數(shù)據(jù)，用于指導(dǎo)生產(chǎn)。在此測定過程中，尤其是萃取前、萃取中兩階段，存在有很多影響萃取率的因素。筆者從幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行研究探討，首次提出在水樣預(yù)處理階段提高水溫的方法，區(qū)別于其他研究者建議的萃取過程中加熱方式，萃取劑用量增加至45 mL。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

四氯化碳(環(huán)保專用)，天津市化學(xué)試劑研究所有限公司；無水硫酸鈉，天津博迪化工股份有限公司；氯化鈉。

AE03型自動(dòng)萃取器，北京華夏科創(chuàng)；01L480紅外分光測油儀，北京華夏科創(chuàng)；數(shù)顯示電熱恒溫水浴鍋，上海申光儀器儀表有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)條件：鹽酸調(diào)節(jié)pH值約2，水樣溫度常溫(20 ℃左右)，萃取劑四氯化碳用量40 mL，一次性加入，萃取時(shí)間20 min，滯留時(shí)間10 min。

原理：利用油在水-四氯化碳2種溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同，借用外力使油從水中轉(zhuǎn)移到四氯化碳中，以四氯化碳作參比溶液，使用適當(dāng)光程的比色皿，在2 466 nm處對(duì)萃取液進(jìn)行掃描[1]。

2 結(jié)果與討論

2.1 水樣預(yù)熱溫度

邯鋼線棒泵站回水，乳化油占廢水含油25%左右。對(duì)回水采取破乳操作，即，在萃取之前要對(duì)動(dòng)力學(xué)相對(duì)穩(wěn)定的此類乳狀液(含油廢水)進(jìn)行破乳，加入破乳劑鹽酸，酸化水樣，而后提高水樣溫度，加速其破乳，提高破乳效率。

水樣置于水浴鍋內(nèi)，提高水樣溫度至規(guī)定值，進(jìn)行下一步萃取。測定濁環(huán)出、回水油含量，每周3次，每次2組溫度，共監(jiān)測1個(gè)月?？v向?qū)Ρ龋∑骄?，?shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 不同溫度下濁環(huán)出、回水油測定結(jié)果及對(duì)比

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提高水樣溫度，加熱破乳，萃取率增加，出水萃取率增加了25.7%，回水萃取率增加高達(dá)45.2%，含乳化油多的回水油萃取率增加幅度遠(yuǎn)大于出水油萃取率。加入破乳劑后，提高溫度，改變液體的熱力學(xué)穩(wěn)定性，溫度升高，乳狀液黏度降低，作為分散相的油運(yùn)動(dòng)速度加快，后續(xù)加入萃取劑，碰撞機(jī)率增大，易于聚合沉降，發(fā)生分層，從而提高了萃取率。但是，在萃取階段，水溫過高會(huì)加快四氯化碳與石油類物質(zhì)的揮發(fā)速度，影響測定結(jié)果，所以溫度選擇40 ℃為佳。在水樣預(yù)處理階段，提高水溫，為下一步萃取工作提供了保障。提前加熱水溫，避免對(duì)四氯化碳直接加熱，降低其揮發(fā)性，并縮短了實(shí)驗(yàn)人員與四氯化碳接觸時(shí)間，降低傷害[2]。

2.2 萃取時(shí)間

萃取劑用量、萃取時(shí)間與萃取率有直接關(guān)系，可在有限的萃取空間內(nèi)，增加萃取劑與萃取液接觸機(jī)率，從而提高萃取率。其他實(shí)驗(yàn)條件不變，逐步延長萃取時(shí)間，實(shí)驗(yàn)分為3種萃取時(shí)間，每周3次，每次3次，測定濁環(huán)出、回水油含量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 不同萃取時(shí)間下濁環(huán)出、回水油測定結(jié)果

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，適當(dāng)增加萃取時(shí)間，萃取率相應(yīng)增大，且趨于平穩(wěn)。理論上分析，利用外力對(duì)油、水體系做功，延長做功時(shí)間，破壞兩者穩(wěn)定性，利于四氯化碳從中萃取油，進(jìn)而分離油、水。但這屬于可逆過程，即，較小油珠聚并形成較大油珠的同時(shí)持續(xù)對(duì)乳化液機(jī)械做功，較大油珠也在不斷破裂成小油珠，致使四氯化碳萃取率不再上升而趨于平穩(wěn)。所以，萃取時(shí)間不宜過長，在20 min～30 min即可?？紤]工作效率，萃取時(shí)間20 nim為佳[3]。

2.3 萃取劑加入量及方式

國標(biāo)規(guī)定萃取劑總用量40 mL。針對(duì)待測水樣特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，萃取劑用量從40 mL增加至45 mL，萃取率提高13%。改變一次性加入方式，同一種水樣，實(shí)驗(yàn)分2項(xiàng)進(jìn)行，一組、二組是一次性加入萃取劑，固定萃取時(shí)間為20 min，三組萃取2次，每次10 min，40 mL萃取劑分2次平均加入，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值，結(jié)果進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，見?。

表3 不同萃取劑用量下濁環(huán)出、回水油測定結(jié)果

萃取劑用量從40 mL增加至45 mL，萃取劑用量越大，萃取效果越好；回水中油的萃取率增幅約19%；在萃取劑用量固定條件下，適當(dāng)增加萃取次數(shù)，多次萃取比一次萃取的萃取效率高，利用分配定律的關(guān)系，萃取次數(shù)越多，溶液中(水樣中)萃取物剩余量越少，萃取率越高。但從結(jié)果看，對(duì)于油含量較低的出水，增加萃取次數(shù)，萃取效率增幅不大。綜合考慮，針對(duì)本實(shí)驗(yàn)室分析線棒濁環(huán)出、回水樣，萃取劑用量45 mL，萃取一次即可[4]。

3 結(jié)論

1) 此方法測定總油含量，所以未加硅酸鎂剝離動(dòng)、植物油脂。

2) 本論文僅討論幾方面因素影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度，而對(duì)樣品的采集、藥劑的純度、實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件及儀器的穩(wěn)定性等方面未加考慮敘述。

3) 在水樣預(yù)處理時(shí)，提高水溫，改變?nèi)闋钜旱臒崃W(xué)穩(wěn)定性，降低液體外相黏度，增加油滴碰撞機(jī)率，為下一步萃取工作提供了保障。提前加熱水溫，還縮短了實(shí)驗(yàn)人員與四氯化碳接觸時(shí)間，避免了對(duì)四氯化碳直接加熱，降低其揮發(fā)性。實(shí)驗(yàn)證明，提高水溫的預(yù)處理，同樣也能提高萃取率。

4) 完成萃取后，對(duì)液體進(jìn)行放氣，自然靜止10 min。從動(dòng)力學(xué)角度分析，原體系被破壞后，需要一定時(shí)間去建立一個(gè)更加穩(wěn)定的新體系，即CCl4-油與水之間新體系需要一定滯留時(shí)間，進(jìn)行分層。數(shù)據(jù)說明，10 min滯留時(shí)間即可平穩(wěn)。

5) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在鹽酸酸化pH值約2、水浴調(diào)溫40 ℃、萃取時(shí)間20 min、萃取劑增加至45 mL、1次萃取、滯留時(shí)間10 min的條件下，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)油回收實(shí)驗(yàn)，回收率高達(dá)94.6%。

參考文獻(xiàn)：

[1] 夏玉宇.化驗(yàn)員實(shí)用手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1992：82-84.

[2] 鄭書忠.工業(yè)水處理技術(shù)及化學(xué)品[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

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[4] 金熙.工業(yè)水處理技術(shù)問答[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.