苯甲酸苄酯碱洗水脱色回收制备苯甲酸钠

苯甲酸苄酯碱洗水脱色回收制备苯甲酸钠

舒振操 ,代飞 ,程娟

武汉有机实业有限公司  湖北武汉  430082

摘要：苯甲酸苄酯生产过程中需要经过碱洗除酸工艺，得到低酸值的苯甲酸苄酯经过结晶纯化后得到高品质的苯甲酸苄酯。碱洗除酸过程会产生大量的碱洗水，如果不能回收利用，则只能作为有机废水处理，费用较高，且浪费资源。为了减少处理成本，需要找到合理的工艺将碱洗水回收利用，变废为宝。由于碱洗水的主要成分为苯甲酸钠，但颜色偏深。考虑将碱洗水氧化脱色、吸附达到初步处理，然后将碱洗水浓缩结晶得到得到苯甲酸钠，评价其指标和应用领域。

关键词：苯甲酸苄酯；氧化；脱色

苯甲酸苄酯生产过程中的碱洗工艺产生大量的碱解水需要处理，为了减少处理成本，提升苯甲酸苄酯产量，需要找到合理的工艺将碱解水回收利用，变废为宝。碱解水中含的有色物质为有机物，这类物质多含有不饱和双建、羟基、芳香环等，在碱性条件下能与氧化剂反应而脱色[1]。H2O2是一种无色无臭的液体，可与水任何比例混合，它氧化性较强，酸性较弱。加入弱碱后，电离度增大，漂白作用增强，分解速度加快，易引发过氧化氢分解产生游离基，与色素作用便可使之脱色[2]。活性炭脱色是最常用的脱色方法，它依靠范德华力将色素吸附到活性炭表面，活性炭的颗粒越小，其表面积越大，吸附能力越强。故活性炭以颗粒大小分颗粒活性炭、粉末活性炭、超细活性炭。     

一、碱洗水氧化脱色工艺

碱洗水溶液呈弱碱性，颜色为红棕色或浅红色，略浑浊。采用活性炭或者用氧化剂H2O2进行脱色，其中双氧水氧化性较强，在弱碱性条件下，容易产生游离基与有色物质作用，便可使之脱色，效果较好。

首先验证H2O2用量对碱洗水脱色的影响，如表1所示。

表1 双氧水用量对碱洗水脱色效果的影响

由表1可以看出当碱洗水中双氧水的添加量达到2-3%时，脱色效果比较明显，继续增加双氧水用量时，碱洗水颜色反而逐渐加深。分析原因可能是过量的双氧水将其它无颜色的物质氧化，使溶液颜色变深。因此，双氧水的用量及实验过程中对过量双氧水的处理至关重要，决定整个工艺的成败。

温度对碱洗水脱色效果的影响。分别称取相同批次的5个碱洗水（200g），加液碱调节pH至9，加入3%双氧水（30%），分别放置于20，30，40，50，60℃水浴锅中保温搅拌2h后取出，观察溶液颜色结果如表2所示。

表2 温度对碱洗水脱色效果的影响

由表2结果可知，在实验温度范围内，温度越高，双氧水的氧化性越强，脱色速度越快，溶液的颜色由棕红色变为淡黄色。但温度较高时，双氧水的氧化性过强，将溶液从淡黄色氧化成更深的棕色，因此水浴温度不宜超过30℃。

脱色时间对碱洗水脱色效果的影响。分别称取相同批次的5个碱洗水（200g），加液碱调节pH至9，加入3%双氧水（30%），放置于30℃水浴锅，搅拌1，2，3h后取出，观察溶液颜色结果如表3所示。

表3 脱色时间对碱洗水脱色效果的影响

由表3可以看出，随着时间增大，脱色效果越好，从1-2h，现象较为明显，溶液颜色由棕红色变为淡黄色，而2-3h溶液颜色变化较为缓慢。脱色时间最终确定还有待与双氧水的用量实验来共同确实。

H2O2脱色最佳工艺条件的确定。在单因素实验的基础上，为了综合考察温度、pH值、时间及H2O2用量对碱洗水脱色的影响，做了以下9组实验，实验结果如表4所示。

表4  H2O2脱色最佳工艺条件的确定

从表4可以看出，碱洗水脱色工艺的最优条件为：用液碱将碱洗水pH值调为9时，加入3%（质量分数 ）双氧水，然后在30℃水浴温度下恒温搅拌2h，脱色效果最佳。

二、碱洗水活性炭吸附脱色

碱洗水经过双氧水脱色后，再利用活性炭对其进行进一步吸附脱色。活性炭的用量做了以下实验，实验结果如表5

表5 活性炭处理结果

从表5可以看出，当活性炭用量0.2-0.5%时，碱洗水颜色略变淡，但效果不明显；调整活性炭用量为1%时，效果较明显，碱洗水颜色明显变淡，至非常浅的淡黄色，且溶液变澄清。继续增大活性炭用量至2%时，脱色效果无明显改善。

同时，实验中尝试碱洗水不加双氧水处理，直接用活性炭吸附脱色。发现此情况下，有一定效果。碱洗水直接用活性炭吸附效果与碱洗水用双氧水氧化脱色均能起到一定的脱色效果。于是，我们采用碱洗水先氧化脱色，后吸附脱色的复合工艺，深度降低碱洗水的颜色，提升其澄清度。

在上述确定的实验方案上，我们对活性炭进行重复利用。将吸附完成后的活性炭抽滤出来，继续用于下批次的碱洗水吸附工艺。

表6 活性炭重复利用结果

由表6可知，当活性炭套用5、6次后，活性炭的脱色效果明显减弱，因此活性炭套用次数不宜超过6次。

三、结语

利用碱洗水浓缩结晶制备苯甲酸钠。氧化和吸附脱色工艺处理后的碱洗水呈很浅的淡黄色，将碱洗水浓缩后结晶，过滤得到苯甲酸钠。结晶后苯甲酸钠固体为白色，无特殊气味，化学含量超过99%，可以用于冷冻液、烟花等特定的工业用途。苯甲酸苄酯碱洗水经过氧化吸附结晶提纯后可以制备工业用途的苯甲酸钠，从而实现了废物回收再利用，实现原子经济性，环保效益明显。

参考文献：

[1]马俊,毛艳丽,杨秀玲,王程飞.酸性废水减排再利用系统的技改实践[J].硫酸工业,2015(03):59-63.

[2]张子兴,刘海龙,杨凤玲,程芳琴.双氧水氧化盐湖卤水脱色的研究[J].无机盐工业,2008(03):49-51.