[发明专利]过氧化氢萃取方法

说明书

本发明提出一种逆流式过氧化氢膜萃取方法，其采用带有微滤膜的萃取器实现双氧水由待萃取有机相蒽醌工作液向萃取剂酸性水溶液的逆流萃取，所述膜材料为无机亲水材料，其水相接触角50°，膜截留孔径为5～100μm，膜孔隙率30％。其可改进油水极端体积比的过氧化氢萃取技术，实现过氧化氢水溶液浓度的提升，避免严重影响萃取过程的乳化现象发生。

技术领域

本发明涉及化工分离技术领域，具体涉及一种新型过氧化氢萃取方法。

背景技术

过氧化氢是一种重要的工业原料，其水溶液广泛应用于化学氧化、环境处理、消毒、造纸、食品工业等领域。蒽醌法是生产过氧化氢的唯一成熟工业方法，世界上98％以上的过氧化氢采用该方法获得。蒽醌法生产过氧化氢主要包括2-乙基蒽醌加氢、氢化-2-乙基蒽醌氧化和过氧化氢萃取三个核心步骤，工业上一般通过加氢和氧化两步反应获得含有5～10g/L过氧化氢的蒽醌工作液，再经过水萃取获得浓度为28wt.％左右的过氧化氢水溶液。在一些应用过程中，28wt％的过氧化氢水溶液不能满足要求，需要进一步对过氧化氢溶液进行精馏浓缩获得更高浓度的过氧化氢水溶液。

水和蒽醌工作液进行多级逆流萃取是获得28wt.％过氧化氢水溶液的主要方法，工业上普遍采用萃取塔完成该过程。由于蒽醌工作液中过氧化氢含量低，因此该萃取是一个极端相比过程，油水体积比可达40:1以上。该体系在操作不当的情况下容易发生乳化现象，因此萃取塔的稳定操作是该技术的难点。近年来，一些新型塔内构件和塔形式(CN209143698U，CN101279720A)即是沿着这一思路不断改进双氧水萃取装备。但总体来讲，大型塔设备的工业实施仍然存在较大的非理想性，过氧化氢的浓度也难以通过萃取方法突破28wt.％的浓度上限。

根据文献报道，过氧化氢在水和蒽醌工业液之间的分配系数(浓度比例)可达70以上(Chemical Engineering Science,2005,60:6298-6306)，因此从热力学原理上讲，通过进一步提升萃取过程的油水体积比可以获得浓度高于28wt％的过氧化氢水溶液，但这种极端相比难以通过萃取塔进行实施。专利CN105800563A，CN105800562A提出采用膜分散萃取技术实施过氧化氢的萃取过程可以提高过氧化氢的传质效率。该方法在实施过程中在疏水膜的作用下将磷酸水溶液以微小液滴的形式分散在蒽醌工作液中以获得极大的传质面积，再通过纤维束收集含有过氧化氢的水滴完成萃取过程。这一方法虽然提高了过氧化氢的传质速率，但对于过氧化氢萃取这样一个易乳化的体系开展微分散过程存在严重挑战。此外，该过程为并流萃取过程，若获得高浓度双氧水溶液则会导致蒽醌工作液中残余较高浓度过氧化氢。

基于以上技术进展，本发明提出一种新型逆流式过氧化氢膜萃取方法，该方法使酸性水溶液和蒽醌工作液分别在膜两侧进行逆流流动获得高理论级数。由于实施极高体积比萃取，水相在膜的一侧流量极低，甚至可近似为静止状态，因此利用高孔隙率亲水膜材料稳定油水界面并且提供足够传质面积完成过氧化氢的跨膜萃取。因为油水两相没有分散接触，所以不存在乳化现象。萃取过程中油水两相的流量可以独立调节，因此能够实施100:1油水体积比这样的极端萃取过程，满足获取高浓度过氧化氢水溶液的必要条件。该萃取技术进一步限定了毫米到亚毫米级的微小通道强化液液传质过程，萃取过程具有高效率和高可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种逆流式过氧化氢膜萃取方法，改进油水极端体积比的过氧化氢萃取技术，实现过氧化氢水溶液浓度的提升，避免严重影响萃取过程的乳化现象的发生。

为解决上述技术问题，本发明提供一种逆流式过氧化氢膜萃取方法，其采用带有微滤膜的萃取器实现双氧水由待萃取的有机相蒽醌工作液向萃取剂酸性水溶液的逆流萃取，所述膜材料选择为无机亲水材料，膜表面水相接触角50°，膜截留孔径为5～100μm，膜孔隙率30％。

其中，所述膜材料选自不锈钢纤维、玻璃纤维、钛合金纤维、SiC陶瓷纤维。

其中，所述蒽醌工作液浓度为5～10g/L。

其中，所述萃取剂酸性水溶液的pH2。