欲从含苯酚的废水中回收苯酚

浓缩废水-----苯萃取苯酚------加入过量的氢氧化钠溶液------分馏（静置分液）------得到苯（溶液上层）和苯酚钠，氢氧化钠的水溶液（苯酚钠溶于水）------在水溶液中通入过量二氧化碳------得到苯酚和碳酸氢钠-----静置分液------分离苯酚和碳酸氢钠溶液（苯酚常温下不溶于水）

试题创设的情景是工业废水中苯酚回收处理的工艺流程图，涉及到五种设备，四种化工原料，多个有机化学、无机化学反应，是一个典型的有机、无机综合题。

从给出的含苯酚的工业废水处理的流程图可作如下分析：

（1）从工业废水与苯进入设备Ⅰ得到苯酚、苯的溶液与无酚工业废水（此废水可以排放），说明在设备Ⅰ中进行的是萃取，利用苯与苯酚具有相似的结构，将苯酚从工业废水里抽提出来，用分液的方法将下层的工业废水放出排放，上层的苯酚苯溶液进入设备Ⅱ。

（2）盛有苯酚苯溶液的设备Ⅱ中注入氢氧化钠溶液，此时，具有酸性的苯酚跟氢氧化钠发生中和反应，生成苯酚钠和水

苯酚钠是离子化合物，易溶于水中。伴随上述化学反应的发生，在设备Ⅱ中的液体分为两层，上层是苯层，下层是苯酚钠的水溶液（即设问中的物质A），上层的苯通过管道送回设备Ⅰ中继续萃取工业废水中的苯酚，循环使用，下层的苯酚钠（A）溶液进入设备（Ⅲ）。

（3）在盛有苯酚钠溶液的设备Ⅲ中，通入过量的二氧化碳气，这两种物质间发生化学反应，生成苯酚和碳酸氢钠，这个化学实质是弱酸盐与“强”酸发生的复分解反应（的酸性比苯酚的酸性强），化学方程式如下：

在析出的苯酚中含有微量水，呈油状液体，沉于设备Ⅲ液体的下层，经分液后再精馏可得苯酚。上层液体B是溶液，经管道输送进入设备Ⅳ。

（4）盛有碳酸氢钠溶液的设备Ⅳ中，加入生石灰（），生石灰与碳酸氢钠溶液里的水化合变为熟石灰，与发生复分解反应，生成和沉淀，化学方程式如下：

若把上述两个反应合并写为下式：

同样正确。溶液与沉淀通过过滤分离。

反应所得溶液，通过管道进入设备Ⅱ，循环使用；所得沉淀进入设备Ⅴ。

（5）在设备Ⅴ中的原料是固体，所得的产品是氧化钙和二氧化碳，由此可知，设备Ⅴ实质应是石灰窑，其中，发生的化学反应为：

反应所得二氧化碳通入设备Ⅲ，反应所得氧化钙进入设备Ⅳ。

综上所述，在含苯酚工业废水提取苯酚的工艺流程中，苯、氧化钙、氢氧化钠、二氧化碳4种物质均可以循环使用，理论上应当没有消耗。

溶剂萃取法溶剂萃取脱酚法是工业上常用的一种脱酚方法。溶剂萃取脱酚主要有两种，物理萃取脱酚技术及络合反应萃取脱酚技术。物理萃取脱酚技术主要选用苯、重苯、重溶剂油、乙酸乙酯、异丙醚等作为萃取溶剂，它们对苯酚均能提供比较高的平衡分配系数D值。物理萃取过程的分配系数的大小是选择物理溶剂的重要标准之一。

络合萃取剂一般是由络合剂、助溶剂及稀释剂组成的。在络合萃取过程中，助溶剂和稀释剂的作用是十分重要的。常用的助溶剂有辛醇、甲基异丁基酮、醋酸丁酯、二异丙醚、氯仿等。常用的稀释剂有脂肪烃类（正己烷、煤油等）、芳烃类（苯、甲苯、重苯等）。

稀释剂的主要作用是调节形成的混合萃取剂的粘度、密度及界面张力等参数，使液液萃取过程便于实施。一些络合萃取过程中，若络合剂或助溶剂的萃水问题成为络合萃取法使用的主要障碍时，加入的稀释剂可以起到降低萃取水量的作用。当然，稀释剂的加入是以降低萃取体系的分配系数为代价的。总之，选择适当的络合剂、助溶剂和稀释剂，优化络合萃取剂的各组分的配比是络合萃取法得以实施的重要环节。络合萃取脱酚技术对一元酚可以提供很高的平衡分配系数。例如，磷酸三丁酯对苯酚的D值高达460。更有特点的是，对于二元酚、三元酚等，络合萃取剂也可以提供较高的平衡分配系数。

CF系列离心萃取器处理含酚废水与其他萃取设备相比具有停留时间短、存留液量少、萃取效率高、破乳能力强、开停车方便、适用物料处理体系范围广等优点。

蒸汽脱酚法采用较早的脱酚方法，操作简单，适用于处理含挥发酚为主的废水。此法的实质在于酚与水蒸汽形成的共沸的混合物，水中的酚转入蒸汽中而使废水得到净化，再用碱液洗涤含酚蒸汽以回收酚。脱酚率约80% 左右。美国有的工厂用此法处理来自焦油提取、对异丙基苯-酚生产等废水,曾获得97%的脱酚效率。此法不用有机溶剂，回收酚的质量好，处理水量较大，操作较简单；但只能回收挥发酚，蒸汽用量大，脱酚塔塔体庞大，废水中剩余酚浓度较高，处理成本高。

吸附法应用较多的是活性炭吸附。美国、英国用此法从水质较单纯的化工厂、农药厂废水中回收酚。英国菲逊·比斯特农业化学公司的废水经活性炭吸附处理，酚含量由800毫克/升降为8毫克/升，脱酚效率达99%。用活性炭滤器作为炼油厂废水高度净化设备，已在中国湖南长岭炼油厂、北京东方红炼油厂使用。捷克斯洛伐克相当普遍地用廉价的吸附剂炉渣处理焦化厂含酚废水，除酚效率可达75%。美国用大孔吸附树脂从含酚废水中回收酚获得成功。

离子交换法用离子交换剂脱酚，以弱碱性阴离子交换树脂吸附和再生回收酚的效果为最好。德意志联邦共和国早在50年代就用弱碱型阴离子交换树脂从煤气厂、焦化厂等废水中回收大量的酚。中国在医药工业中已广泛应用磺化煤滤器脱酚，上海第六制药厂的磺化煤吸附脱酚效率可达98%以上。

化学沉淀法投加化学药剂使废水中的酚生成沉淀物而分离回收，如树脂厂中的高浓度含酚和甲醛的废水经进一步蒸发浓缩后使酚与甲醛缩合成酚醛树脂；用氧化钙使泥煤煤气站废水中的酚、脂肪酸转变为钙盐再进一步回收。

生物法浓度较低没有回收价值的含酚废水，或经回收处理后每升含酚数十至数百毫克的废水需进行净化处理，然后排放或回用。常用的净化处理方法有：①活性污泥法：处理效果好，费用较低。随活性污泥生物学研究的进展，活性污泥培育技术的提高，特别是高效破酚菌种的驯化和应用，以及新型高效能装置的出现，使此法成为处理各种含酚废水的主要方法。除酚效率可达到95～99%。②生物滤池法:对负荷变动的适应性强,操作管理简单近年来出现了塑料滤料滤池、塔式生物滤池、生物转盘等，克服了普通滤池占地面积大、处理效率低的缺点，已应用于焦化厂、煤气厂、化学纤维厂的含酚废水处理。③氧化塘法：利用自然生物作用进行净化。美国使用较多，用于处理炼油厂、焦化厂等的含酚废水。此法处理费用低，但占地面积大，如具备土地条件，可考虑采用。

除上述方法外，还可采用化学氧化法、催化氧化法、光化学氧化法、电化学氧化、燃烧等方法处理含酚废水。经过二次处理后的废水，酚等有害物含量大大降低，可用于农业灌溉或熄焦、水力除灰等。

物化法是通过物理化学过程处理废水，除去污染物质的方法，因应用比较广泛，近年来发展很快。其主要方法有：吸附、萃取、反渗透、电渗析、液膜、气提、超过滤等方法。

1.1吸附法

吸附法广泛用于含酚废水的处理。吸附法是利用多孔性固体物质作用为吸附剂，如活性炭、硅藻土、活性氧化铝、交换树脂、磺化煤等，以吸附剂的表面（固相）吸附废水中的酚（液相）污染物的方法，根据吸附剂与酚类化合物之间的作用力不同，其吸附机理兼有物理吸附，化学吸附和交换吸附。在含酚废水处理过程中，主要是物理吸附，有时是几种吸附形式的综合作用 。选用吸附性能好，吸附容量大，容易再生，经久耐用的吸附剂是保证-分离效果的关键。

1.2萃取法

萃取法处理含酚废水两种途径，一种是选用高分配系数的萃取法，采用特定的萃取工艺及装置，利用酚类化合物在有机相和水相中不同的溶解度及两相互不溶的原理，达到分离酚的目的，另一种是根据可 配位反应原理，经单一萃取操作使废水中的含酚量低于国家排放标准。

1.3液膜法

液膜法是近年发展起来的一种新型废水治理分离技术液膜除酚采用水包油包水（W/0/W）体系。液膜由溶剂（如煤油）和表面活性剂构成。它是在分离的过程中使被分离的物质（酚）同时进行萃取与反萃取，通过液膜传递从而达到分离和浓缩的目的。液膜脱酚的过程为：乳状液通过搅拌形成许多细小的乳状液滴，分散在含酚废水中。这时，内水相为Na OH水溶液，外相为含酚废水。液膜内水相与外相相隔开。废水中酚能透过液膜进入内水相，作为弱酸与Na OH反应生成酚钠，而酚钠不溶于油，而向水相（封闭相）进行扩散所以不会返回外水相而扩散到被处理的废水中，这样就可以达到分离之目的。液膜法工艺分为制浮、摘触、破乳三步。这具有工艺简单、高效快速、选择性高、分离效率高、乳液经破乳后可重复使用等优点。液膜法适用于对高低浓度含酚废水的处理，除酚率可达99.9%,有报道对含酚10—47g/L以下。近年来国同内外对液膜法处理含酚废水的研究取得了不少进展。九十年代初我国建成了50t/d的高浓度含酚废水的液膜处理工业装置已用于塑料厂、石化厂等含酚废水厂的治理。近年发展了选择转基塔之最佳转速，调节废水及乳液之流量进行分离，经液膜处理，废水含酚量可下降到0.5×10-6以下等工艺.但由于液膜法操作技术要求高,液膜的稳定性总是还未彻底解决,工业上还未能广泛地推广应用这一新技术。据报道，液膜稳定性的问题最近已基本解决，广泛应用这一技术为期不远了。

2.化学法

化学处理方法是利用物质之间的进行化学反应的方法，对石油化工废水的处理，是一种前景广阔的高效率的方法。在化学法中，常用的有中和法、沉淀法、氧化法、还原法、电解法、光催化法等。

2.1沉淀法

在废水中添加化学物质，使之与酚产生沉淀。方法简、经济，但处理后，废水含酚浓度似较高，如果与其它方法一起用，效果就更好。最近发展起来的共缩聚法是化学沉淀法中的一种有效除酚方法。在高浓度含酚废水中加甲醛并在酸性或碱性催化剂存在下调整酚醛摩尔比，将废水中酚缩聚成为低分子热塑性或热固性树脂即为酚醛缩聚法。分离树脂后，废水再加尿素进行二步反应，残渣为无害物，可以废弃或焚烧。处理前废水含酚浓度可高达30000mg/L以上。处理后放入废水沉降过滤池，待取样化验合格后即可以排放，然后清理池内滤渣，使用酚醛尿缩聚法时，要调节废水中酚:醛:尿=1:3:1和PH=9.7-10.0,加热制成酸性树脂并回收甲醛处理后的废水含酚量可降到(10-50)×10-6,再经生物处理或稀释,使之达到排放标准。

还有一种是酸煮沉淀法，它是在含酚的废水中盐酸加热进行缩聚反应，回收树脂，使含酚量由原来的3%下降到万分之一。

2.2氧气法

在废水中添加氧化剂，如Cl2,ClO2,O3,H2O,KmnO4等，使酚氧化分解，同时也氧化水中的还原性性质。化学氧化剂资源少，价格贵。通常用于低浓度含酚废水的处理。

2.3电解法

在废水中加入适量电解质，在电解过程中，通过复杂的氧化过程，达到净化酚的目的。其特点是：不需使用氧化剂、还原剂等化学药品，可省掉后处理；其次是单位体积设备处理能力大；再者，利用电流和电压的变化很容易控制反应速度和类型，操作也很简单。但电解法只适用于低浓度含酚废水的深度处理，能耗及处理费用较高，也引起一些副反应等。

2.4光催化法

此方法是用国内新开发的一种处理含酚废水的技术，其特点：可处理较高浓度的含酚废水；降解速度快，无二次污染；催化剂价廉易得；可回收反复使用，运行费用低；设备简单、投资少、效果好等，光催化法主要是处理共缩聚法回收树脂后的低浓度的含酚废水，在其中加入光催化剂，用光照射（紫外光或阳光）然后加热泪盈眶到600C搅拌通空气后两小时后取样测定，含酚量达到排放标准后即可停止反应。催化剂经回收后可循环使用。

生物分解法含苯酚废水处理工艺

用微生物将含苯酚废水中的有机物进行氧化、分解。好氧处理是在含苯酚废水中含有充分溶解氧的条件下，利用好氧性微生物使含苯酚废水中的有机物分解成二氧化碳、氨及水等。 厌氧处理是在含苯酚废水中缺氧的条件下，利用厌氧性微生物使含苯酚废水中的有机物分解成甲烷、二氧化碳、硫化氢、氮及水等。

萃取法含苯酚废水处理工艺

将不溶于水的溶剂投入废水中，以溶解废水中的溶质，利用溶质与水的密度差，将溶剂分离。

除上述含苯酚废水处理工艺外还可采用氧化法、过滤、膜处理等多种工艺进行处理，具体根据实际情况而定。

此外沸石也能去除苯酚。沸石是一种天然廉价的多孔矿物质，表面粗糙、比表面积大，吸附性能较强，改性后沸石吸附苯酚的效果确定了合适的改性方法，在具体的pH值条件下，沸石能够对低浓度的含酚水有良好的吸附效果。

有《电化学降解含酚焦化废水的研究》一篇供参考：

摘 要：选用Ti/Ir2O3/RuO2为阳极，C—PTFE气体扩散电极为阴极降解模拟含酚焦化废水。利用正交实验，求出最佳操作条件。考察了苯酚浓度、电流密度、电解质浓度、pH值等因素对苯酚去除效率的影响。对电化学降解苯酚进行动力学分析，结果证明了其反应为一级动力学反应。关键词：正交实验；焦化废水；降解处理；电化学方法；苯酚

下载地址：http://www.chinacitywater.org/rdzt/jhfsh/15628.shtml

含有酚类物质的废水来源广泛，危害较大。焦化厂、煤气厂、煤气发生站产生大量含酚废水，酚浓度达1000～3000 毫克／升，还含有油、悬浮物、硫化物、氨氮、氰化物等污染物。石油炼制厂、页岩炼油厂、木材防腐厂、木材干馏厂，以及用酚作原料或合成酚的各种工业，如树脂、合成纤维、染料、医药、香料、农药、炸药、玻璃纤维、油漆、消毒剂、上浮剂、化学试剂等工业生产过程中都可产生不同数量和性质的含酚废水。

含酚废水不经处理排入水体，会危害水生生物的繁殖和生存。水体含酚0.1～0.2毫克／升，鱼肉就有酚味；含酚1毫克/升,会影响鱼产卵和回游,含酚5～10毫克/升，鱼类就会大量死亡。饮用水含酚，能影响人体健康。即使酚浓度只有0.002毫克/升，用氯消毒也会产生氯酚恶臭。农作物经高浓度含酚废水灌溉，会枯萎死亡。

世界上有许多水体遭到含酚废水的污染，例如密西西比河、莱茵河、伏尔加河、松花江等。防止含酚废水对环境的污染已引起普遍重视。关于含酚废水处理技术的研究，英国、苏联早在20世纪30年代就开始进行，中国是从50年代开始的。一些国家兴建了处理含酚废水的构筑物，广泛开展了各种研究工作。解决含酚废水问题，目前有两个基本途径。一是改革工艺，降低废水含酚浓度，或将废水循环重复使用，减少排出量。如中国的一些煤气站采用闭路循环系统后，消除了对江河的酚污染；苏联把焦化厂含酚废水掺入其他工业冷却循环用水系统；美国道氏化学公司把酚和氯碱的生产合为一个“闭路生产圈”，不排出废水。二是对废水进行回收利用。酚是重要的化工原料。从废水中提酚，是酚的一个重要来源。德意志联邦共和国每年从焦化厂、煤气厂含酚废水中回收的酚达1万吨。

对高浓度含酚（酚大于1000毫克／升）废水通常先进行回收，再进行无害化处理。

从废水中回收酚的方法以往主要有：

萃取法 这种方法脱酚效率高,萃取剂来源广泛,得到广泛应用。中国已有几十座萃取脱酚装置在运行。美国约有三分之一、波兰约有四分之一的焦化厂采用溶剂萃取法脱酚。常用的萃取剂为苯、重苯、醋酸丁酯、轻油等。脉冲筛板萃取塔的设备不甚复杂，脱酚效率一般为93～97％,在中国普遍使用。图2为中国某煤气厂含酚废水的萃取脱酚和生物处理的流程图。这家工厂产生的高浓度含酚蒸氨废液（含酚2500～3000毫克／升）经除油、沉淀、冷却后送入脉冲萃取塔，脱酚后的出水（含酚100～150毫克／升）进入中间水罐，与低浓度的含酚终冷废水混合，用泵送入曝气池,池入口废水的含酚浓度如为50毫克/升，池出水含酚浓度一般可降到0.5毫克/升。萃取剂中的酚在碱洗塔中和碱液结合为酚钠盐，进入酚钠槽进行脱钠，回收酚。萃取剂经碱洗、再生、循环使用。

离心萃取机是一种萃取效率高、体积小、溶剂用量小的装置，脱酚率可达99％。美国、日本、德意志联邦共和国已用于生产。

蒸汽脱酚法 采用较早的脱酚方法，操作简单，适用于处理含挥发酚为主的废水。此法的实质在于酚与水蒸汽形成的共沸的混合物，水中的酚转入蒸汽中而使废水得到净化，再用碱液洗涤含酚蒸汽以回收酚。脱酚率约80％ 左右。美国有的工厂用此法处理来自焦油提取、对异丙基苯-酚生产等废水,曾获得97％的脱酚效率。此法不用有机溶剂，回收酚的质量好，处理水量较大，操作较简单；但只能回收挥发酚，蒸汽用量大，脱酚塔塔体庞大，废水中剩余酚浓度较高。

吸附法 应用较多的是活性炭吸附。美国、英国用此法从水质较单纯的化工厂、农药厂废水中回收酚。英国菲逊·比斯特农业化学公司的废水经活性炭吸附处理，酚含量由800毫克／升降为8毫克／升，脱酚效率达99％。用活性炭滤器作为炼油厂废水高度净化设备，已在中国湖南长岭炼油厂、北京东方红炼油厂使用。捷克斯洛伐克相当普遍地用廉价的吸附剂炉渣处理焦化厂含酚废水，除酚效率可达75％。美国用大孔吸附树脂从含酚废水中回收酚获得成功。

离子交换法 用离子交换剂脱酚，以弱碱性阴离子交换树脂吸附和再生回收酚的效果为最好。德意志联邦共和国早在50年代就用弱碱型阴离子交换树脂从煤气厂、焦化厂等废水中回收大量的酚。中国在医药工业中已广泛应用磺化煤滤器脱酚，上海第六制药厂的磺化煤吸附脱酚效率可达98％以上。

化学沉淀法 投加化学药剂使废水中的酚生成沉淀物而分离回收，如树脂厂中的高浓度含酚和甲醛的废水经进一步蒸发浓缩后使酚与甲醛缩合成酚醛树脂；用氧化钙使泥煤煤气站废水中的酚、脂肪酸转变为钙盐再进一步回收。

生物法 浓度较低没有回收价值的含酚废水，或经回收处理后每升含酚数十至数百毫克的废水需进行净化处理，然后排放或回用。常用的净化处理方法有：①活性污泥法：处理效果好，费用较低。随活性污泥生物学研究的进展，活性污泥培育技术的提高，特别是高效破酚菌种的驯化和应用，以及新型高效能装置的出现，使此法成为处理各种含酚废水的主要方法。除酚效率可达到95～99％。②生物滤池法:对负荷变动的适应性强,操作管理简单。近年来出现了塑料滤料滤池、塔式生物滤池、生物转盘等，克服了普通滤池占地面积大、处理效率低的缺点，已应用于焦化厂、煤气厂、化学纤维厂的含酚废水处理。③氧化塘法：利用自然生物作用进行净化。美国使用较多，用于处理炼油厂、焦化厂等的含酚废水。此法处理费用低，但占地面积大，如具备土地条件，可考虑采用。

近年来，。随着电力工业的发展，特别是近代大力发展水力发电和核电，电能成本降低，为电化学在治理废水方面的应用开辟里很好的前景。

用于废水处理的电化学方法有电解法（氧化或还原），电气俘法，电凝聚法和电渗析法等。电化学方法已用于电镀废水，化工废水，染料废水，造纸废水，皮革废水，生化废水和制药废水等废水治理。以及用于水处理剂的电化学合成。

电解絮凝法处理有机废水 电解絮凝法实验用石墨做阴极，阳极分别用不锈钢，铝板和铁板实验，发现用铝电极效果好，槽电压为10V，电流密度12.5/Am2 ，电解12 h.原水COD2458mg/L ,BOD5355.80mg/ L ,TP 7078mg/ L , TN 37.59mg/L, 悬浮物670 mg/ L ，色度160，电凝聚后，悬浮物去除率100％，COD去除率94.62％，BOD5去除率90.83％，tp去除率为100％，TN去除率为77.76％，色度去除率为100％，表明有明显的处理效果，具有设备简单，操作容易，处理费用很低等优点。

间接氧化法处理污水 间接氧化法是在阳极反应过程中，先生成具有较强氧化性质的化学活性物质，再利用这些物质对难降解物质进行分解，氯气、次氯酸跟等均可作为有机物的氧化中介，其还原电势越弱，氧化中介效果越好。间接氧化已经在苯、苯酚、油和氯化物的氧化过程中得到验证。由硝基氯苯生产对硝基酚的废水，进沉淀、萃取分离后，酚的质量浓度仍有数百毫克每升 ，并含有大量的氯化钠，可用电解法生产氯与次氯酸根氧化废水中的有机物，氧化后尾液中仍含有次氯酸根，再与原水混合作进一步氧化，脱酚率达99％。