[发明专利]一种疏水性低共熔溶剂及其在萃取工业含酚废水中的应用

说明书

本发明属于废水处理技术领域，公开了一种疏水性低共熔溶剂及其在萃取工业含酚废水中的应用。该疏水性低共熔溶剂包括氢键受体和氢键供体，其中氢键受体为薄荷醇、月桂酸、百里酚、甜菜碱中的至少一种，氢键供体为壬酸、癸酸、月桂酸和百里酚中至少一种。氢键受体和氢键供体的的摩尔比为1:3～2:1。按配比将氢键受体与氢键供体混合并于30℃～50℃温度下搅拌5～10min，形成透明均匀液体，即得疏水性低共熔溶剂。本发明制备的疏水性低共熔溶剂常温下是液态形式，粘度小，不易挥发，流动性好，可应用于离心萃取设备或萃取塔对含酚废水进行处理，且降低萃取能耗。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种疏水性低共熔溶剂及其在萃取工业含酚废水中的应用。

背景技术

含酚废水主要来源于制药、苯酚生产及酚醛树脂生产等行业，是工业生产中常见的高毒性、难降解废水，具有来源广、危害大的特点，如未经妥善处理后排放将造成严重环境污染。

液-液萃取法具有高效性、高选择性等优点，可有效降低废水中的酚含量，其关键在于萃取剂的设计。但传统有机萃取溶剂甲基异丁基酮、苯等本身就有较大的毒性，易造成二次污染，与绿色发展理念背道而驰，为此，科学工作者一直在积极研究和开发传统有机萃取剂的绿色替代品。离子液体具有结构和性质可设计、易形成液-液两相等特点，被认为是环境友好的“绿色”介质，在液-液萃取废水脱酚领域获得了关注。但是，多数离子液体在合成过程中使用了有毒有害的原料，并且制备复杂、提纯困难、成本高等问题。因此，开发低毒、低成本的绿色溶剂成为绿色化学工作者的重要任务。

作为一类新型的绿色溶剂，低共熔溶剂具有比离子液体更为优越的特性，受到越来越多的关注。特别是2015年以来发展的疏水性低共熔溶剂在可持续分离领域展示出良好的应用前景。低共熔溶剂是由两种或两种以上的化合物按照一定的化学计量比通过氢键作用形成的低共熔混合物，具有不易挥发、液程宽、熔点低、热稳定性强、原材料易得、制备简单绿色、价格低廉、不需要进一步提纯等优势，因此，可以替代传统有机溶剂和制备提纯困难、价格较贵的离子液体。近年来，科学工作者采用低共熔溶剂液液萃取/微萃取油中或植物中酚类化合物，取得了较好的萃取效果。然而，这些低共熔溶剂一般亲水性的，由于水形成氢键的能力较强，可以不同程度地破坏低共熔溶剂组分间的氢键，极大地限制了低共熔溶剂在水体系中的实际应用范围。因此，开发疏水性低共熔溶剂，将低共熔溶剂的应用范围从非水体系扩展至含水体系显得尤为重要。疏水性低共熔溶剂(hydrophobic deepeutectic solvents,HDES)，除具备亲水性低共熔溶剂上述优势外，还可以用于水相，为低共熔溶剂在水相中的应用开辟了新的途径，尤其在污染水体的治理方面，提出了新的思路和可行的解决实际问题的方法。

中国专利公开文本CN 109721145 A利用醇(C_nH_2n+2O_x中的至少一种，其中，1≤n≤10，1≤x≤n)作为氢键受体，以氨基酸(RCHNH₂COOH中的至少一种，其中R为C₂-C₆链烯基、C₁-C₄取代链烷基或未取代链烷基、含氮杂环、芳香基或环烷基)作为氢键供体，在温度90-120℃、作用时间1-3h条件下合成低共熔溶剂，在含酚废水与低共熔溶剂质量比为5-10:1、温度80-120℃、搅拌时间0.5-10h条件下进行，酚去除率≥95％。但此类低共熔溶剂的制备温度以及萃取含酚废水的温度均较高，且此低共熔溶剂的制备时间较长，需要较高能耗及较长处理周期。中国专利公开文本CN 110668525 A以薄荷醇作氢键受体，十四烷酸、十六烷酸、十八烷酸中的至少一种作为氢键供体，氢键受体和氢键供体的摩尔比为1～2:1，于65-75℃温度下搅拌10～20min合成疏水性低共熔溶剂，40-50℃条件下对含酚废水进行萃取4～5h，静置分层20～30h，酚去除率≥92％。此疏水性低共熔溶剂常温下是固态，需加热条件下萃取，且萃取分离时间较长。