生产α-乙酰-γ-丁内酯废水的资源化利用

王伟，张生万，冯彦琳，李美萍

（1.山西大学化学化工学院，山西 太原 030006；2.山西大学生命科学学院）

生产α-乙酰-γ-丁内酯废水的资源化利用

王伟1，张生万2，冯彦琳1，李美萍2

（1.山西大学化学化工学院，山西 太原 030006；2.山西大学生命科学学院）

以生产α-乙酰-γ-丁内酯的磷酸盐废水为原料，通过对磷酸盐废水的成分分析，调节pH、脱水、聚合将其转化成磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸三钠、酸式焦磷酸钠、焦磷酸钠、三偏磷酸钠、六偏磷酸钠和三聚磷酸钠，并对制得的磷酸盐的指标进行了分析。结果表明，上述产物均达到了相应的工业磷酸盐标准要求。该方法不仅提高了工业生产效益，而且达到了保护环境、节能减排的目的，实现了废物资源化利用。

磷酸钠；磷酸盐废水；α-乙酰-γ-丁内酯

磷酸盐是重要的化工原料，在洗涤、水处理、石油钻井、食品工业、选矿、冶金、金属防腐、彩色片冲洗、放印、纤维和造纸工业等领域有着广泛的用途［1］。近年来，随着市场需求不断扩大，磷酸盐的使用量也日益增长。在化工行业中，每生产1 t的α-乙酰-γ-丁内酯可产生约2.1 t磷酸盐废水溶液，特别是以甲苯为溶剂的合成工艺，磷酸盐废水中夹带少量的甲苯导致环境污染和企业大量资金积压，使企业蒙受较大的经济损失，且增加了生产成本，降低了市场竞争能力。笔者选用生产α-乙酰-γ-丁内酯的副产物磷酸盐废水溶液为原料，通过对副产物磷酸盐的成分分析，调节pH、脱水、聚合将其转化成磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、酸式焦磷酸钠、焦磷酸钠、三偏磷酸钠、六偏磷酸钠和三聚磷酸钠。该方法不仅提高了工业生产效益，而且达到了保护环境、节能减排的目的。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

试剂：硝酸、氯化钡、盐酸、氨水、硝酸银、硝酸钾、钼酸铵、钼酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、喹啉、丙酮、盐酸、邻菲啰啉、十二水硫酸铁铵、硫酸、抗坏血酸、醋酸、醋酸钠、六偏磷酸钠、碘化钾、氯化亚锡、锌、乙酸铅、乙酸铵、溴化汞、砷单质、甲基橙、溴酚蓝、氢氧化钠、溴钾酚绿、苯酚红、硫酸锌、盐酸羟胺、2，2’-联吡啶、十水合四硼酸钠、高锰酸钾、过氧化氢、3，4-二甲基苯酚，均为分析纯；水经MILLI-Q型超纯水器处理。

仪器：Nicolet380型红外光谱仪、UV-2550型紫外可见分光光度计、PHS-4CT型台式精密pH计、YF 6.5/13Q-YC型箱式电阻炉、GZX-GF101-MBS型电热恒温鼓风干燥箱、sartorius型分析天平、玻璃砂心漏斗（5～15 μm）。

1.2 磷酸盐废液组分测定

磷酸盐废液的pH（80℃）采用pH计直接测定；采用酸碱滴定方法测定磷酸盐废液中磷酸二氢钠和磷酸一氢钠的含量；参考HG/T 2767—2009的方法测定磷酸盐废液中总磷含量。

磷酸盐废液中微量有机酸的测定：将磷酸盐废液用磷酸调节pH至强酸性，在105℃脱水得到无水磷酸盐，用粉碎机粉碎，准确称取无水磷酸盐10.0 g于100 mL的锥形瓶中，加入50 mL无水乙醇，超声波处理20 min，再用玻璃砂坩埚过滤，滤液浓缩脱去无水乙醇得有机酸0.05 g。

1.3 磷酸盐废液的资源化利用

1.3.1 制备磷酸二氢钠、酸式焦磷酸钠、三偏磷酸钠和六偏磷酸钠

称取磷酸盐废液30.0g，用质量分数为51%的磷酸调节至pH=3.0，浓缩、降温至室温，减压过滤得产品二水合磷酸二氢钠21.10 g，继续在120℃下恒温30 min脱水得无水磷酸二氢钠16.23 g。取5.0 g无水磷酸二氢钠在195℃下［2］恒温聚合2 h，得到4.44 g无水酸式焦磷酸钠。取5.0 g无水磷酸二氢钠在550℃下［3］恒温聚合5 h，制得4.10 g三偏磷酸钠。取5.0 g无水磷酸二氢钠在700℃下［1］恒温聚合30 min，制得4.08 g六偏磷酸钠。

1.3.2 制备十二水合磷酸氢二钠和焦磷酸钠

称取磷酸盐废液30.0 g，用质量分数为20%的氢氧化钠调pH=8.6，自然冷却至室温，减压过滤，得到十二水合磷酸氢二钠45.18 g。制得的十二水合磷酸氢二钠在120℃下恒温40 min脱水得到17.2 g无水磷酸氢二钠，取10.0 g无水磷酸氢二钠在560℃下恒温2 h［4］，制得9.02 g焦磷酸钠。

1.3.3 制备十二水合磷酸三钠

称取磷酸盐废液30.0 g，用质量分数为20%的氢氧化钠调至pH=12.3，自然冷却至室温，减压过滤得到十二水合磷酸三钠47.97 g。

1.3.4 制备三聚磷酸钠

称取磷酸盐废液30.0 g，用质量分数为20%的氢氧化钠调至pH=6.8，在120℃恒温40 min脱水，在400℃下恒温2 h聚合得到三聚磷酸钠，冷却至室温后，用粉碎机破碎至粒径小于425nm，得到三聚磷酸钠16.52g。

2 结果与讨论

2.1 磷酸盐废水溶液的组成及pH测定结果（表1）

表1 磷酸盐废水中的化学组成及pH测定结果 %

2.2 磷酸盐废水溶液的资源化利用

磷酸盐废水溶液经调节pH、浓缩、减压过滤等步骤可得二水合磷酸二氢钠、酸式焦磷酸钠、三偏磷酸钠、六偏磷酸钠、十二水合磷酸氢二钠、十二水合磷酸三钠、三聚磷酸钠和焦磷酸钠，上述产品可分别按照HG/T 2767—2009、GB 25567—2010、文献［5］、HG/T 2519—2007、HG/T 2965—2000、HG/T 2517—2009、GB/T 9983—2004和HG/T 2968—1999的方法测定。结果见表2。

表2 磷酸盐废水制得的磷酸钠产品的分析指标 %

Θ从表2中可以看出，磷酸盐废水制备二水合磷酸二氢钠、酸式焦磷酸钠、三偏磷酸钠、六偏磷酸钠、十二水合磷酸氢二钠、焦磷酸钠、十二水合磷酸三钠和三聚磷酸钠的指标均达到了工业品标准的要求。实现了α-乙酰-γ-丁内酯的磷酸盐废水资源化利用。

［1］陈华东，曾波，戴元华，等.六偏磷酸钠的应用及制备技术［J］.无机盐工业，2010，42（2）：9-11.

［2］化学工业出版社编.中国化工产品大全上卷［M］.北京：化学工业出版社，2005：260-261.

［3］郭举，周贵云，徐艳丽.由磷酸二氢钠制高纯度三偏磷酸钠的试验研究［J］.硫磷设计与粉体工程，2009（2）：17-20.

［4］张凌，陈维贵，马功富，等.用湿法磷酸为原料制备焦磷酸钠的工艺：中国，101121506［P］.2008-02-13.

［5］郭举，周贵云，牟昇茂，等.工业级三偏磷酸钠含量测定方法的研究［J］.磷肥与复肥，2009，24（3）：68-69.

联系人：张生万

联系方式：zswan@sxu.edu.cn

Recovery of wastewater from production of α-acetyl-γ-butyrolactone

Wang Wei1，Zhang Shengwan2，Feng Yanlin1，Li Meiping2
（1.School of Chemistry and Chemical Engineering，Shanxi University，Taiyuan 030006，China；
2 School of Life Science，Shanxi University）

With phosphate wastewater from the production of α-acetyl-γ-butyrolactone as raw material，through the composition analysis of phosphate wastewater，pH adjustment，dehydration，and polymerization，the phosphate in the wastewater was converted into sodium dihydrogen phosphate，disodium phosphate，trisodium phosphate，sodium acid pyrophosphate，sodium pyrophosphate，sodium trimetaphosphate，sodium hexametaphosphate，and sodium tripolyphosphate.The indexes of the prepared phosphate products were analyzed and the results showed all of them met the requirements of corresponding industrial phosphate standards.This method not only improves the industrial productivity effect，but also achieves the purpose of environmental protection，energy saving-and-emission reduction，and waste recovery.

sodium phosphate；wastewater；α-acetyl-γ-butyrolactone

TQ126.35

A

1006-4990（2013）02-0048-02

2012-08-13

王伟（1980—），男，博士，主要研究方向为食品化学、化学工程和工艺，已公开发表论文10余篇。