线棒浊环水中油测定影响因素探讨

2018-05-28马建华

山西化工 2018年2期

刘燕，马建华

(1.河钢集团邯钢公司，河北邯郸 056000；2.邯宝能源中心，河北邯郸 056000)

引言

邯钢线棒泵站直冷循环水(浊环)回水，组分比较复杂，含大量的乳化油(石油类物质)、氧化铁皮及多种重金属物质，在进入工艺循环中或排放之前需要对其进行处理。其中，包括除油处理。泵站采用化学药剂结合物理工艺进行除油，用简单物理法或物理化学法处理。笔者所在化验室采用红外分光光度法对处理前、后水中油进行监测，该方法不受水样中油品种限制，可准确地反映水中油类的污染情况，属工业废水油分析的最佳方法，为工艺提供可靠数据，用于指导生产。在此测定过程中，尤其是萃取前、萃取中两阶段，存在有很多影响萃取率的因素。笔者从几个关键环节进行研究探讨，首次提出在水样预处理阶段提高水温的方法，区别于其他研究者建议的萃取过程中加热方式，萃取剂用量增加至45 mL。

1 材料与方法

1.1 实验材料及仪器

四氯化碳(环保专用)，天津市化学试剂研究所有限公司；无水硫酸钠，天津博迪化工股份有限公司；氯化钠。

AE03型自动萃取器，北京华夏科创；01L480红外分光测油仪，北京华夏科创；数显示电热恒温水浴锅，上海申光仪器仪表有限公司。

1.2 实验方法

实验条件：盐酸调节pH值约2，水样温度常温(20 ℃左右)，萃取剂四氯化碳用量40 mL，一次性加入，萃取时间20 min，滞留时间10 min。

原理：利用油在水-四氯化碳2种溶剂中溶解度或分配系数的不同，借用外力使油从水中转移到四氯化碳中，以四氯化碳作参比溶液，使用适当光程的比色皿，在2 466 nm处对萃取液进行扫描[1]。

2 结果与讨论

2.1 水样预热温度

邯钢线棒泵站回水，乳化油占废水含油25%左右。对回水采取破乳操作，即，在萃取之前要对动力学相对稳定的此类乳状液(含油废水)进行破乳，加入破乳剂盐酸，酸化水样，而后提高水样温度，加速其破乳，提高破乳效率。

水样置于水浴锅内，提高水样温度至规定值，进行下一步萃取。测定浊环出、回水油含量，每周3次，每次2组温度，共监测1个月。纵向对比，取平均值，实验结果见表1。

表1 不同温度下浊环出、回水油测定结果及对比

实验结果表明，提高水样温度，加热破乳，萃取率增加，出水萃取率增加了25.7%，回水萃取率增加高达45.2%，含乳化油多的回水油萃取率增加幅度远大于出水油萃取率。加入破乳剂后，提高温度，改变液体的热力学稳定性，温度升高，乳状液黏度降低，作为分散相的油运动速度加快，后续加入萃取剂，碰撞机率增大，易于聚合沉降，发生分层，从而提高了萃取率。但是，在萃取阶段，水温过高会加快四氯化碳与石油类物质的挥发速度，影响测定结果，所以温度选择40 ℃为佳。在水样预处理阶段，提高水温，为下一步萃取工作提供了保障。提前加热水温，避免对四氯化碳直接加热，降低其挥发性，并缩短了实验人员与四氯化碳接触时间，降低伤害[2]。

2.2 萃取时间

萃取剂用量、萃取时间与萃取率有直接关系，可在有限的萃取空间内，增加萃取剂与萃取液接触机率，从而提高萃取率。其他实验条件不变，逐步延长萃取时间，实验分为3种萃取时间，每周3次，每次3次，测定浊环出、回水油含量，实验结果见表2。

表2 不同萃取时间下浊环出、回水油测定结果

从实验结果可知，适当增加萃取时间，萃取率相应增大，且趋于平稳。理论上分析，利用外力对油、水体系做功，延长做功时间，破坏两者稳定性，利于四氯化碳从中萃取油，进而分离油、水。但这属于可逆过程，即，较小油珠聚并形成较大油珠的同时持续对乳化液机械做功，较大油珠也在不断破裂成小油珠，致使四氯化碳萃取率不再上升而趋于平稳。所以，萃取时间不宜过长，在20 min～30 min即可。考虑工作效率，萃取时间20 nim为佳[3]。

2.3 萃取剂加入量及方式

国标规定萃取剂总用量40 mL。针对待测水样特点，结合实际经验，萃取剂用量从40 mL增加至45 mL，萃取率提高13%。改变一次性加入方式，同一种水样，实验分2项进行，一组、二组是一次性加入萃取剂，固定萃取时间为20 min，三组萃取2次，每次10 min，40 mL萃取剂分2次平均加入，实验重复3次，取平均值，结果进行横向对比，见表3。

表3 不同萃取剂用量下浊环出、回水油测定结果

萃取剂用量从40 mL增加至45 mL，萃取剂用量越大，萃取效果越好；回水中油的萃取率增幅约19%；在萃取剂用量固定条件下，适当增加萃取次数，多次萃取比一次萃取的萃取效率高，利用分配定律的关系，萃取次数越多，溶液中(水样中)萃取物剩余量越少，萃取率越高。但从结果看，对于油含量较低的出水，增加萃取次数，萃取效率增幅不大。综合考虑，针对本实验室分析线棒浊环出、回水样，萃取剂用量45 mL，萃取一次即可[4]。