一種高效分離煤瀝青中苯并芘的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高效分離煤瀝青中苯并芘的方法，將樣品通過研磨和篩選后，用適量溶劑溶解，常溫下用超聲波震蕩30分鐘。（2）再經(jīng)包扎過的樣品置于索氏抽提器，用相應(yīng)溶劑進(jìn)行抽提，抽提過程中開啟超聲波裝置，抽提4-5次，時(shí)間為約2-3小時(shí)。本發(fā)明利用苯并芘在特殊溶劑極性和溶解度下，多次抽提浸漬，超聲波輔助，解決了以往煤瀝青中苯并芘分離效率低、能耗高、污染重及投資運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)。本發(fā)明操作條件溫和、投資及運(yùn)行成本低、無污染物排放、工藝簡單、易于操作。同時(shí)，抽提苯并芘效率高，抽提后的煤瀝青產(chǎn)品性能不變，適宜于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)環(huán)保型煤瀝青。
【專利說明】一種高效分離煤瀝青中苯并芘的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高效分離煤瀝青中苯并芘的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]煤瀝青與石油瀝青相比在技術(shù)性質(zhì)上有較大差異:溫度穩(wěn)定性較低，與礦質(zhì)集料的粘附性較好，氣候穩(wěn)定性較差。主要用于筑路材料、加工防水油氈紙、建筑用防水涂料以及密封材料等，用途極其廣泛，成為不可或缺的材料之一。煤瀝青是由煤干餾得到的煤焦油再經(jīng)蒸餾加工制成的瀝青，組成十分復(fù)雜，含對人體有害成分較多、臭味較重。其中，苯并芘又稱苯并(α )芘，英文縮寫B(tài)aP，是其中含量最高的高活性致癌物。3，4-苯并芘釋放到大氣中以后，與大氣中各種類型微粒所形成的氣溶膠結(jié)合在一起，在8微米以下的可吸入塵粒中，吸入肺部的比率較高，經(jīng)呼吸道吸入肺部，進(jìn)入肺泡甚至血液，導(dǎo)致肺癌和心血管疾病。由于煤瀝青應(yīng)用的廣泛性和不可替代性，人們逐漸意識到將苯并芘等致癌物質(zhì)從其中高效分離出來，從而制備無毒、環(huán)保型煤瀝青的重要性。目前已經(jīng)出現(xiàn)幾種分離手段:聚合物法；含臭氧空氣氧化法；真空蒸餾法；紫外線照射法。這些方法普遍存在分離效率低、能耗高、污染重及投資運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)，大多處于理論研宄階段，工業(yè)化可行性極低。基于以上原因，結(jié)合物料自身的特殊結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)，尋找一種全新的方法來高效分離煤瀝青中的苯并芘就顯得尤為迫切。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種高效分離煤瀝青中苯并芘的方法，采用該方法對煤瀝青中的苯并芘進(jìn)行分離提取，分離效率極高、無污染、能耗和投資成本低，能夠在保證煤瀝青原有的性能前提下，使得分離后的煤瀝青基本達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括如下步驟:
(I)將樣品煤瀝青做粉碎處理，選取10-30g破碎后的煤瀝青，放在研缽內(nèi)進(jìn)行研磨，選用80目的篩子篩分；對于未通過80目篩子的煤瀝青，再次將其放到研缽中研磨，繼續(xù)用篩子篩分，直到10-30g煤瀝青都完全通過80目的篩子為止；從中精確稱取l_3g瀝青粉末，用50-300mL溶劑溶解，常溫下用超聲波震蕩30分鐘。
[0005](2)將步驟(I)中震蕩后的固液經(jīng)過濾紙自然過濾；捆封住濾紙，包裹住固相，將過濾后固體部分連同濾紙轉(zhuǎn)移至索氏抽提器中；將濾液轉(zhuǎn)移至索氏抽提裝置的加熱溶劑瓶中，補(bǔ)加50-300 mL溶劑；將裝置升溫至75-105 °C回流；當(dāng)抽提溶劑液位高于索氏抽提器一半時(shí)，開啟索氏抽提器中的超聲波探頭，直至虹吸現(xiàn)象結(jié)束；抽提至第4-5次時(shí)，回流溶劑已經(jīng)完全無色，抽提結(jié)束，抽提時(shí)間為2-3小時(shí)；
(3)將上述抽提溶液冷卻至室溫，用200mL棕色容量瓶定容；將濾紙及固相部分稱量記錄，利用高效液相色譜法對抽提液進(jìn)行組成分析及苯并芘含量的測定；
(4)用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，蒸出溶劑進(jìn)行循環(huán)利用。
[0006]步驟(I)中，未抽提前檢測煤瀝青中的苯并芘含量。
[0007]步驟(I)中，采用溶劑為正庚烷、環(huán)己烷、正庚烷與環(huán)己烷混合溶劑中的任一種。
[0008]所述的正庚烷與環(huán)己烷混合溶劑中，正庚烷與環(huán)己烷體積比為正庚烷:環(huán)己烷=l:l-4:lo
[0009]所述的煤瀝青與溶劑的用量為，每克煤瀝青加入100 mL溶劑。
[0010]步驟(I)中，超聲波作用時(shí)間最佳值為20-30分鐘，超聲反應(yīng)強(qiáng)度為70% —100%，聲強(qiáng)為7 — 12 W.cm_2，功率為200W，連續(xù)作用方式，反應(yīng)頻率為低頻。
[0011 ] 步驟(2 )中，超聲波作用時(shí)間最佳值為15-20分鐘，超聲反應(yīng)強(qiáng)度為70% —100%，聲強(qiáng)為7 — 12 W.cm_2，功率為200W，連續(xù)作用方式，反應(yīng)頻率為低頻。
[0012]本發(fā)明方法是利用苯并芘在特殊溶劑極性和溶解度下，采用溶劑抽提法解決了以往煤瀝青中分離效率低、能耗高、污染重及投資運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)，適宜于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)環(huán)保型煤瀝青。在抽提及前處理過程中，增加了超聲波作用，具有如下優(yōu)點(diǎn):1、超聲波具有強(qiáng)烈分子級攪拌作用，加速溶劑浸漬煤瀝青進(jìn)程，縮短了抽提時(shí)間。2、超聲波瞬間產(chǎn)生的高溫、高壓，為加速分子間的碰撞幾率提供了輔助能量，使得萃取效率大大提高。

【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1
以本溪某廠中溫煤瀝青作為原料，煤瀝青中苯并芘含量8970 mg/kg，將樣品煤瀝青做粉碎處理，選取20 g破碎后的煤瀝青，放在研缽內(nèi)進(jìn)行研磨，選用80目的篩子篩分；對于未通過80目篩子的煤瀝青，再次將其放到研缽中研磨，繼續(xù)用篩子篩分，直到20 g煤瀝青都完全通過80目的篩子為止；從中精確稱取2.0 g瀝青粉末，用100 mL正庚烷溶解，用超聲波震蕩30分鐘。將步驟(I)中震蕩后的固液經(jīng)過漏斗形濾紙自然過濾后，用干凈的鐵絲捆封住濾紙，包裹住固相。將過濾后固體部分連同濾紙轉(zhuǎn)移至索氏抽提器中。將濾液轉(zhuǎn)移至索氏抽提裝置的加熱溶劑瓶中，補(bǔ)加100 mL正庚烷。將裝置升溫至105 °C回流。當(dāng)抽提溶劑液位高于索氏抽提器一半時(shí)，開啟索氏抽提器中的超聲波探頭，直至虹吸現(xiàn)象結(jié)束。抽提至第4次時(shí)，回流溶劑已經(jīng)完全無色，抽提結(jié)束，抽提時(shí)間約為3小時(shí)。將抽提溶液用200mL棕色容量瓶定容。將濾紙及固相部分稱量記錄，利用高效液相色譜法對抽提液進(jìn)行組成分析及苯并芘含量的測定。
[0014]采用本方法提取時(shí)，煤瀝青的產(chǎn)出率超過99%，成品煤瀝青中苯并芘的含量為335
mg/kgο
[0015]實(shí)施例2
以本溪某廠中溫煤瀝青作為原料(苯并芘含量8970 mg/kg)，將樣品煤瀝青做粉碎處理，選取約20 g破碎后的煤瀝青，放在研缽內(nèi)進(jìn)行研磨，選用80目的篩子篩分；對于未通過80目篩子的煤瀝青，要再次將其放到研缽中研磨，繼續(xù)用篩子篩分，直到20 g煤瀝青都完全通過80目的篩子為止；從中精確稱取2.0 g瀝青粉末，用100 mL環(huán)己烷溶解，用超聲波震蕩30分鐘。自然過濾后，用干凈的鐵絲捆封住濾紙，包裹住固相。將過濾后固體部分連同濾紙轉(zhuǎn)移至索氏抽提器中。將濾液轉(zhuǎn)移至索氏抽提裝置的加熱溶劑瓶中，補(bǔ)加100 mL環(huán)己烷。將裝置升溫至85 °C回流。當(dāng)抽提溶劑液位高于索氏抽提器一半時(shí)，開啟索氏抽提器中的超聲波探頭，直至虹吸現(xiàn)象結(jié)束。抽提至第4次時(shí)，回流溶劑已經(jīng)完全無色，抽提結(jié)束，抽提時(shí)間約為3小時(shí)。將抽提溶液用200 mL棕色容量瓶定容。將濾紙及固相部分稱量記錄，利用高效液相色譜法對抽提液進(jìn)行組成分析及苯并芘含量的測定。
[0016]采用本方法提取時(shí)，煤瀝青的產(chǎn)出率超過99%，成品煤瀝青中苯并芘的含量為489
mg/kgο
[0017]實(shí)施例3
以本溪某廠中溫煤瀝青作為原料(苯并芘含量8970 mg/kg)，將樣品煤瀝青做粉碎處理，選取約20 g破碎后的煤瀝青，放在研缽內(nèi)進(jìn)行研磨，選用80目的篩子篩分；對于未通過80目篩子的煤瀝青，要再次將其放到研缽中研磨，繼續(xù)用篩子篩分，直到20 g煤瀝青都完全通過80目的篩子為止；從中精確稱取2.0 g瀝青粉末，用100 mL正庚烷與環(huán)己烷混合溶劑溶解，正庚烷與環(huán)己烷體積比為正庚烷:環(huán)己烷=1: 1，用超聲波震蕩30分鐘。自然過濾后，用干凈的鐵絲捆封住濾紙，包裹住固相。將過濾后固體部分連同濾紙轉(zhuǎn)移至索氏抽提器中。將濾液轉(zhuǎn)移至索氏抽提裝置的加熱溶劑瓶中，補(bǔ)加100 mL溶劑。將裝置升溫至75 0C回流。當(dāng)抽提溶劑液位高于索氏抽提器一半時(shí)，開啟索氏抽提器中的超聲波探頭，直至虹吸現(xiàn)象結(jié)束。抽提至第4次時(shí)，回流溶劑已經(jīng)完全無色，抽提結(jié)束，抽提時(shí)間約為2小時(shí)。將抽提溶液用200 mL棕色容量瓶定容。將濾紙及固相部分稱量記錄，利用高效液相色譜法對抽提液進(jìn)行組成分析及苯并芘含量的測定。
[0018]采用本方法提取時(shí)，煤瀝青的產(chǎn)出率超過99%，成品煤瀝青中苯并芘的含量為427
mg/kgο
[0019]實(shí)施例4
以本溪某廠中溫煤瀝青作為原料(苯并芘含量8970 mg/kg)，將樣品煤瀝青做粉碎處理，選取約20 g破碎后的煤瀝青，放在研缽內(nèi)進(jìn)行研磨，選用80目的篩子篩分；對于未通過80目篩子的煤瀝青，要再次將其放到研缽中研磨，繼續(xù)用篩子篩分，直到20 g煤瀝青都完全通過80目的篩子為止；從中精確稱取2.0 g瀝青粉末，用100 mL正庚烷與環(huán)己烷混合溶劑溶解，正庚烷與環(huán)己烷體積比為正庚烷:環(huán)己烷=2:1，用超聲波震蕩30分鐘。自然過濾后，用干凈的鐵絲捆封住濾紙，包裹住固相。將過濾后固體部分連同濾紙轉(zhuǎn)移至索氏抽提器中。將濾液轉(zhuǎn)移至索氏抽提裝置的加熱溶劑瓶中，補(bǔ)加100 mL溶劑。將裝置升溫至82 0C回流。當(dāng)抽提溶劑液位高于索氏抽提器一半時(shí)，開啟索氏抽提器中的超聲波探頭，直至虹吸現(xiàn)象結(jié)束。抽提至第4次時(shí)，回流溶劑已經(jīng)完全無色，抽提結(jié)束，抽提時(shí)間約為2小時(shí)。將抽提溶液用200 mL棕色容量瓶定容。將濾紙及固相部分稱量記錄，利用高效液相色譜法對抽提液進(jìn)行組成分析及苯并芘含量的測定。
[0020]采用本方法提取時(shí)，煤瀝青的產(chǎn)出率超過99%，成品煤瀝青中苯并芘的含量為402mg/kgο
[0021]實(shí)施例5
以本溪某廠中溫煤瀝青作為原料(苯并芘含量8970 mg/kg)，將樣品煤瀝青做粉碎處理，選取約20 g破碎后的煤瀝青，放在研缽內(nèi)進(jìn)行研磨，選用80目的篩子篩分；對于未通過80目篩子的煤瀝青，要再次將其放到研缽中研磨，繼續(xù)用篩子篩分，直到20 g煤瀝青都完全通過80目的篩子為止；從中精確稱取2.0 g瀝青粉末，用100 mL正庚烷與環(huán)己烷混合溶劑溶解，正庚烷與環(huán)己烷體積比為正庚烷:環(huán)己烷=3:1，用超聲波震蕩30分鐘。自然過濾后，用干凈的鐵絲捆封住濾紙，包裹住固相。將過濾后固體部分連同濾紙轉(zhuǎn)移至索氏抽提器中。將濾液轉(zhuǎn)移至索氏抽提裝置的加熱溶劑瓶中，補(bǔ)加100 mL溶劑。將裝置升溫至85°C回流。當(dāng)抽提溶劑液位高于索氏抽提器一半時(shí)，開啟索氏抽提器中的超聲波探頭，直至虹吸現(xiàn)象結(jié)束。抽提至第4次時(shí)，回流溶劑已經(jīng)完全無色，抽提結(jié)束，抽提時(shí)間約為2小時(shí)。將抽提溶液用200 mL棕色容量瓶定容。將濾紙及固相部分稱量記錄，利用高效液相色譜法對抽提液進(jìn)行組成分析及苯并芘含量的測定。
[0022]采用本方法提取時(shí)，煤瀝青的產(chǎn)出率超過99%，成品煤瀝青中苯并芘的含量為384mg/kgο
[0023]實(shí)施例6
以本溪某廠中溫煤瀝青作為原料(苯并芘含量8970 mg/kg)，將樣品煤瀝青做粉碎處理，選取約20 g破碎后的煤瀝青，放在研缽內(nèi)進(jìn)行研磨，選用80目的篩子篩分；對于未通過80目篩子的煤瀝青，要再次將其放到研缽中研磨，繼續(xù)用篩子篩分，直到20 g煤瀝青都完全通過80目的篩子為止；從中精確稱取2.0 g瀝青粉末，用100 mL正庚烷與環(huán)己烷混合溶劑溶解，正庚烷與環(huán)己烷體積比為正庚烷:環(huán)己烷=4:1，用超聲波震蕩30分鐘。自然過濾后，用干凈的鐵絲捆封住濾紙，包裹住固相。將過濾后固體部分連同濾紙轉(zhuǎn)移至索氏抽提器中。將濾液轉(zhuǎn)移至索氏抽提裝置的加熱溶劑瓶中，補(bǔ)加100 mL溶劑。將裝置升溫至90°C回流。當(dāng)抽提溶劑液位高于索氏抽提器一半時(shí)，開啟索氏抽提器中的超聲波探頭，直至虹吸現(xiàn)象結(jié)束。抽提至第4次時(shí)，回流溶劑已經(jīng)完全無色，抽提結(jié)束，抽提時(shí)間約為2小時(shí)。將抽提溶液用200 mL棕色容量瓶定容。將濾紙及固相部分稱量記錄，利用高效液相色譜法對抽提液進(jìn)行組成分析及苯并芘含量的測定。
[0024]采用本方法提取時(shí)，煤瀝青的產(chǎn)出率超過99%，成品煤瀝青中苯并芘的含量為363mg/kgο
[0025]可以理解地是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高效分離煤瀝青中苯并芘的方法，其特征在于具體方法包括如下步驟: (1)將樣品煤瀝青做粉碎處理，選取10-30g破碎后的煤瀝青，放在研缽內(nèi)進(jìn)行研磨，選用80目的篩子篩分；對于未通過80目篩子的煤瀝青，再次將其放到研缽中研磨，繼續(xù)用篩子篩分，直到10-30g煤瀝青都完全通過80目的篩子為止；從中精確稱取l_3g瀝青粉末，用50-300mL溶劑溶解，常溫下用超聲波震蕩30分鐘； (2)將步驟(1)中震蕩后的固液經(jīng)過濾紙自然過濾；捆封住濾紙，包裹住固相，將過濾后固體部分連同濾紙轉(zhuǎn)移至索氏抽提器中；將濾液轉(zhuǎn)移至索氏抽提裝置的加熱溶劑瓶中，補(bǔ)加50-300 mL溶劑；將裝置升溫至75-105 °C回流；當(dāng)抽提溶劑液位高于索氏抽提器一半時(shí)，開啟索氏抽提器中的超聲波探頭，直至虹吸現(xiàn)象結(jié)束；抽提至第4-5次時(shí)，回流溶劑已經(jīng)完全無色，抽提結(jié)束，抽提時(shí)間為2-3小時(shí)； (3)將上述抽提溶液冷卻至室溫，用200mL棕色容量瓶定容；將濾紙及固相部分稱量記錄，利用高效液相色譜法對抽提液進(jìn)行組成分析及苯并芘含量的測定； (4)用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，蒸出溶劑進(jìn)行循環(huán)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效分離煤瀝青中苯并芘的方法，其特征是所述的步驟(1)中，采用溶劑為正庚烷、環(huán)己烷、正庚烷與環(huán)己烷混合溶劑中的任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效分離煤瀝青中苯并芘的方法，其特征是所述的正庚烷與環(huán)己烷混合溶劑中，正庚烷與環(huán)己烷體積比為正庚烷:環(huán)己烷=1:1-4:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效分離煤瀝青中苯并芘的方法，其特征是所述的所述的煤瀝青與溶劑的用量為，每克煤瀝青加入100 mL溶劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效分離煤瀝青中苯并芘的方法，其特征是所述的步驟(1)中，超聲波作用時(shí)間最佳值為20-30分鐘，超聲反應(yīng)強(qiáng)度為70%— 100%，聲強(qiáng)為7 —12W.cm_2，功率為200W，連續(xù)作用方式，反應(yīng)頻率為低頻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效分離煤瀝青中苯并芘的方法，其特征是所述的步驟(2)中，超聲波作用時(shí)間最佳值為15-20分鐘，超聲反應(yīng)強(qiáng)度為70%— 100%，聲強(qiáng)為7 —12W.cm_2，功率為200W，連續(xù)作用方式，反應(yīng)頻率為低頻。
【文檔編號】C10C3/08GK104479714SQ201410688258
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】王德慧, 趙德智, 宋官龍 申請人:遼寧石油化工大學(xué)