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作為化工、冶金領域的重要原料之一，硫酸在生產過程作為廢酸大量排出，如何對硫酸進行回收並加以利用成為了一個需要研究的重要課題。由於硫酸自身的特性及對生產環境的影響，大量廢硫酸作為工業生產副產品被排出，直接排放廢硫酸不僅會導致實際生產成本增高，更會引發嚴重環境污染問題。基於此，廢硫酸採取萃取法進行回收，提升廢硫酸資源利用率，為實現經濟效益、生態效益 化的生產發展目標奠定了堅實技術基礎。
冶金以及石油工業中的有色金屬、解決人民衣食住行的化學纖維、鞏固國防的 、改良土壤的化肥等在製造過程中均離不開硫酸的參與。其在生產過程中消耗大量硫酸的同時產出以硫酸物質為主，摻雜各類混合物、有機物以及少量的鎂、鈦、鈣和鋁等金屬離子的廢硫酸，對生產成本及週圍生態環境造成了嚴重影響。針對廢硫酸問題的處理，我國已開發研製出多種廢硫酸回收利用技術，切實提升了廢硫酸的利用率。其中研究得較多的是擴散滲析法，但是酸回收率和濃度較低且仍含有一定量的雜質硫酸亞鐵鹽等限制了回收硫酸的直接利用或進一步濃縮處理。本文主要介紹以三異辛胺作萃取劑、H2O 作反萃取劑從廢酸中萃取回收硫酸的工藝，考察了萃取劑濃度、相調節劑濃度、相比對萃取和反萃取的影響，並進行了多級逆流萃取模擬實驗。
廢硫酸特征以及來源
廢硫酸特征
廢硫酸來源分散，產出量大，處理難度高。廢硫酸在鈦白粉、染料、石油、化纖等生產環節中產出，故而在產出來源以及產出數量上都具有較大的差異性。據不完全統計，每年我國廢硫酸產出量達 1 億 t 以上，在廢硫酸處理回收方面投資力度也不盡相同。廢硫酸含大量有機物、金屬離子等雜質，在處理工序上繁雜且有一定的難度，若在未經處理或處理不完善的情況下就排出，會對週圍生態環境造成極為嚴重的污染。
廢硫酸來源
隨着各領域硫酸需求量的不斷增加，廢硫酸產出量也隨之增高。以我國鈦白粉等工業產出廢硫酸情況來看，21 世紀初期，每年廢硫酸產出量就達 8900 t，相較于上年增長 10%。現階段我國廢硫酸雖產出量大，但實際增長速率較低。同時，受鈦白粉等工業硫酸消耗量增長、工業生產工藝改進及社會環保事業等影響，廢硫酸回收利用技術的開發與利用已然被提上實際生產日程，相信在未來綠色生產工藝的帶動下，廢硫酸產出量將會越來越少。目前我國廢硫酸以鈦白粉廢酸、酸洗淨化廢酸、鋼材及金屬酸洗廢酸、染料廢酸、硝化廢酸、石油煉製廢酸、甲基丙烯酸酯廢酸、氯化工廢酸、鉛蓄電池廢酸等為主。按濃度劃分 ， H2SO4質量分數 ≥50%的廢酸約占 16%， H2SO4 質量分數<50% 的废酸约占 84%；按品种划分，无机废酸占 63%，有机废酸占 37%。图 1 是我国废酸来源结构。
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图 1 我国废酸来源结构
什么是萃取？
萃取是用一种萃取剂将一种物质从一种溶剂中转移到另一种溶剂中的过程。作为化学类专业的经典反应方式，萃取在生活、工业等方方面面发挥了不可替代的重要作用。根据相似相溶原理，萃取的方式可大致分为两类，液—液萃取和固—液萃取。液—液萃取是用选定的溶剂萃取分离液体混合物中某组分，溶剂必须与被萃取的混合物液体不相溶，具有选择性的溶解能力，而且必须有好的热稳定性和化学稳定性。如经典实验用 CCl4 萃取水中的 I2， 如图 2。
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图 2 CCl4 萃取水中的 I2
固—液萃取也叫浸取，用溶剂分离固体混合物中的组分，如用水浸取甜菜中的糖类；用酒精浸取黄豆中的豆油以提高油产量；用水从中药中浸取有效成分以制取浸膏，又叫“渗沥”或“浸沥”。
回收硫酸方法
萃取回收硫酸工艺及原理
萃取法回收废酸中硫酸的工艺是选择一种对硫酸具有选择性的萃取剂进行萃取，而铁等杂质离子不被萃取，从而达到酸盐分离的目的。废水中的废酸能与碱性胺类萃取剂作用，而且胺类萃取剂可以选择性地萃取硫酸而基本上不萃取亚铁等杂质离子。如图 3 是硫酸回收萃取工艺的基本流程图。
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图 3 萃取回收硫酸工艺流程图
在最初对废酸进行萃取时，以三异辛胺为萃取剂，硫酸和萃取剂之间的反应可以用两个方程式来描述。当水相硫酸浓度低于 1 mol/L 时，式 (1) 的反应发生；当硫酸浓度大于 1 mol/L 时且硫酸胺浓度大于 0.02 mol/L 时，会继续式 (2) 的反应。
在给定温度下将负载有机相与纯水接触反应，便可得到回收产品——纯硫酸溶液。再生后的有机相循环使用。反萃反应仅仅是反应式 (1) 与 (2) 的逆过程。
后续过程中有机萃取剂改为三异辛胺和三辛胺的混合物，可提高萃取效率。另外在萃取过程中，还要加入稀释剂和相调节剂。稀释剂的主要作用是减少有机相的黏度，本实验选用煤油。相调节剂的加入是为了防止第三相的生成，本实验选用仲辛醇和磷酸三丁酯 (TBP)，且发现阻止第三相形成所要求的 仲辛醇质量分数为 20%。
萃取过程及分析
通过对萃取剂、稀释剂以及相调节剂按照不同比例进行调配，调配的萃取剂与不同浓度的废酸进行混合，最后对比废酸回收率选取 萃取比例调配方案且分别从萃取剂浓度、相调节剂浓度、相比对萃取和反萃取的影响以及多级逆流萃取模拟实验对硫酸萃取进行实验模拟与优化。整个萃取过程好似一个要始终保持平衡的跷跷板，萃取剂与被萃取溶剂之间的溶质数量要始终保持平衡，若一方溶质变多，则溶质要向少的那一方移动，这也代表了在萃取过程中可逆的特性。进入到萃取剂中的硫酸分子饱和之后，将进行反萃取的过程，用水与有机溶剂混合，使有机溶剂中的硫酸分子大量进入水中，最后得到纯净的硫酸溶液。
结束语
硫酸作为工业生产领域必不可缺的重要化工产品，被广泛应用在社会生产建设中，对提高人民生活水平，推动社会现代化发展进程具有深远影响。20 世纪 90 年代，我国全年硫酸产出量就达 2100 万 t，位居世界 位。与其他发达国家相比，我国废硫酸回收利用工作开展较晚，实际回收利用量始终处于有待提升阶段，废硫酸偷排、直排等问题屡见不鲜，对周围生态环境造成严重不利影响。采用萃取法回收废水中的硫酸不仅可以实现硫酸的提取，而且可以对萃取剂循环利用，符合可持续发展的环保要求，对生产生活都具有重要的意义
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