油類分析中四氯化碳的回收利用

肖 霏，晏 蘋，譚 東 ，張樣盛

(永川區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，重慶 永川 402160)

油類分析中四氯化碳的回收利用

肖 霏，晏 蘋，譚 東 ，張樣盛

(永川區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，重慶 永川 402160)

環(huán)境監(jiān)測(cè)分析中四氯化碳用作水中油類萃取劑，多年來已有幾種回收利用含油四氯化碳的研究方法。文章運(yùn)用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)(常壓)法進(jìn)行廢液回收，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定結(jié)果令人滿意，并驗(yàn)證了該方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)分析工作中的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

四氯化碳；回收；利用；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)(常壓)法；環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益

四氯化碳 (carbon tetrachloride，CCl4)為無色、不易燃的液體，具氯仿的微甜氣味，沸點(diǎn)76～77℃，易揮發(fā)，其蒸氣有毒，處理困難，對(duì)環(huán)境污染大，是破壞臭氧層的主要物質(zhì)之一。實(shí)驗(yàn)分析中常用四氯化碳作為水中油的萃取劑，已有不少文獻(xiàn)對(duì)四氯化碳的回收利用進(jìn)行了研究。本文通過幾種方法比較，結(jié)合環(huán)境監(jiān)測(cè)工作實(shí)際，探索研究提高試劑回收率和回收效率的方法，力求取得環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益雙贏。

1 回收方法的選定

根據(jù)資料[2-3]和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，幾種回收方法比較見表1。

表1 含油四氯化碳幾種回收方法比較

日常環(huán)境監(jiān)測(cè)分析中廢液成分較單一，簡(jiǎn)單蒸餾可滿足實(shí)驗(yàn)需要。由于繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線所用四氯化碳量較少，為提高試劑回收率和回收效率，考慮采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收方法對(duì)分開收集的地表水和廢水分析廢液進(jìn)行回收。由于減壓蒸餾冷凝溫度低，不好操控，故選用常壓法進(jìn)行回收。

2 四氯化碳的回收實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

溶解于萃取劑四氯化碳中的油類物質(zhì)，其沸點(diǎn)通常在200℃以上，而四氯化碳的沸點(diǎn)為76～77℃。利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在恒溫水浴加熱條件下，使四氯化碳在旋轉(zhuǎn)燒瓶?jī)?nèi)形成薄膜，增大蒸發(fā)面積，加速其擴(kuò)散蒸發(fā)。同時(shí)，在高效冷卻器作用下，迅速液化，快速、高效回收。

2.2 儀器及試劑

4cm石英比色皿；RE‐52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)；OIL460紅外測(cè)油儀(北京·華夏科創(chuàng))；7890A氣相色譜儀(Agilent Technologies).

市售四氯化碳(天津化學(xué)試劑廠,分析純)；實(shí)驗(yàn)收集的油類萃取廢液(地表水 、廢水、標(biāo)準(zhǔn)溶液) 。

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

(1) 針對(duì)不同組分和濃度的測(cè)油廢液，分類收集含油廢液。包括地表水分析廢液、廢水分析廢液、標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制廢液。

(2)安裝旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，連接高效蛇形冷凝裝置，檢查氣密性。首次加液至旋轉(zhuǎn)燒瓶的2/3處，注意操作在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。

(3) 水浴鍋中注入純水(防止水垢)，連接旋轉(zhuǎn)燒瓶，開啟加熱按鈕，水浴溫度控制在90℃左右，調(diào)節(jié)適宜的旋轉(zhuǎn)速度，依次對(duì)收集的地表水分析廢液、廢水分析廢液、標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制廢液進(jìn)行蒸發(fā)回收，并分別收集存放。

(4) 待旋轉(zhuǎn)燒瓶?jī)?nèi)還有少量余液時(shí)，通過專門加料口加入廢液，連續(xù)蒸餾。由于實(shí)驗(yàn)所收集的廢液成分較單一，廢水多為動(dòng)植物油、石油類，一般無揮發(fā)性干擾雜質(zhì)，故再次加料時(shí)無須停止加熱和旋轉(zhuǎn)，亦無須中斷收集餾出液。

2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)3種不同廢液進(jìn)行回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表2。

表2 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)(常壓)法回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (mg/L)

結(jié)果表明，標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制廢液不能被提純優(yōu)化，可能是其中含有易揮發(fā)干擾物質(zhì)，故不能回收利用。其余兩種廢液純化效果較好。

3 質(zhì)量驗(yàn)證

為進(jìn)一步驗(yàn)證經(jīng)蒸餾回收的地表水、廢水分析用四氯化碳質(zhì)量，特設(shè)計(jì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

3.1 空白掃描

對(duì)市售試劑、地表水和廢水分析回收試劑分別進(jìn)行空白掃描，純化后的試劑空白掃描曲線圓滑、規(guī)整，均好于市售試劑(圖1～圖4)。

3.2 色譜掃描

對(duì)市售試劑、地表水和廢水分析回收試劑分別進(jìn)行色譜ECD(電子捕獲檢測(cè)器)和FID(氫火焰離子化檢測(cè)器)掃描，檢驗(yàn)回收試劑的純度和品質(zhì)。

圖5～圖8為ECD圖譜，從圖中可以看出，與市售試劑相比，回收試劑并無除四氯化碳以外的含電負(fù)性基團(tuán)的物質(zhì)存在。

圖9～圖11為FID圖譜，從圖中可以看出，與市售試劑相比，回收試劑未出現(xiàn)其他含碳?xì)漕惢衔锏碾s質(zhì)峰，即不含油類化合物。

由色譜ECD和FID分析結(jié)果可以得出，回收試劑與市售試劑無明顯區(qū)別，純度一致，對(duì)四氯化碳進(jìn)行回收利用的方法可行。

3.3 質(zhì)控樣測(cè)定

用市售四氯化碳和回收的四氯化碳為溶劑分別繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并分別對(duì)國(guó)家標(biāo)樣所提供的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行質(zhì)控樣測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見表3。

表3 質(zhì)控樣測(cè)定驗(yàn)證及結(jié)果比較 (mg/L)

用兩種試劑測(cè)定的質(zhì)控樣結(jié)果均在真值52.1±2.8mg/L內(nèi)，相較市售試劑，廢液回收的四氯化碳實(shí)驗(yàn)誤差更小，回收純化效果好。

4 環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益分析

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)(常壓)法蒸餾回收廢四氯化碳的回收率可達(dá)75%～80%。每蒸餾500mL廢液用時(shí)約20min，大大提高了回收效率。2015年重慶市永川區(qū)監(jiān)測(cè)站全年四氯化碳用量為150瓶(500mL/瓶)，其中標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制與質(zhì)控樣測(cè)定等使用12瓶(單獨(dú)回收)，項(xiàng)目分析使用138瓶，扣除實(shí)驗(yàn)耗損，實(shí)際收集項(xiàng)目分析廢液約90瓶，按最低回收率75%計(jì)算，2015年全年回收利用四氯化碳67.5瓶(凈含量33.75L，四氯甲烷密度1.595g/cm3，凈重約53.8kg)，按市場(chǎng)售價(jià)85元/瓶計(jì)算，除去回收成本約15元/瓶，可節(jié)約試劑經(jīng)費(fèi)4725元；按照一般廢物處置費(fèi)用25元/kg計(jì)算，可減少四氯化碳處置費(fèi)用1345元。由此可見采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)(常壓)法蒸餾回收廢四氯化碳，全年可減少?gòu)U液處置33.75L，節(jié)省費(fèi)用6070元，具有較好的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

(1)由于地表水和廢水分析廢液回收效果一致，此兩種廢液可合并回收利用。

(2)標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制廢液暫不考慮回收，單獨(dú)收集存放與蒸餾余液一同送處理站處理。

(3)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)(常壓)法蒸餾回收地表水和廢水分析廢四氯化碳效果明顯，兼具環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，在環(huán)境監(jiān)測(cè)分析中可推廣運(yùn)用。

[1] 國(guó)家環(huán)?？偩? 水和廢水分析方法(第四版增補(bǔ)版)[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2008：541-545.

[2] 王曉燕，滕世洪. 水中油萃取劑四氯化碳的回收利用[J].分析儀器，2004(4)：37-39.

[3] 劉青龍，黃雅莉. 實(shí)驗(yàn)室有機(jī)試劑的回收利用[J] .中國(guó)資源綜合利用，2009(1)：22-23.

Recycling and Reuse of Carbon Tetrachloride in the Process of Testing Oils

XIAO Fei，YAN Ping，TAN Dong，ZHANG Yang-sheng

(Yongchuan Environmental Monitoring Station, Yongchuan Chongqing 402160, China)

Carbon tetrachloride is used as extractant of oil in water in environmental monitoring and analysis. There were several recycling methods of oily carbon tetrachloride over the years. Rotating distillation (atmospheric pressure) method was applied to recycle waste liquid. The determination results of standard samples were satisfied to prove that this method was environmentally and economically beneficial.

CCl4; Recycling; reuse; Rotating distillation(atmospheric pressure); environmental and economic benefit

2016-07-27

肖霏(1983-)，女，漢族，工程師，理學(xué)學(xué)士。主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。

X703

A

1673-9655(2017)01-0068-05