广９６ 东化工 ２０１２年第ｌ期 第３９卷总第２２５期 ｗｗｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ 七台河煤焦油的萃取和分析 （郯城县小埠岭中学， 山东临沂２７６１００） 【摘要】在常温下（２５℃）使用自行设计的煤焦油萃取装置对七台河煤焦濑进行溶剂萃取，得到的轻质组分采用气榴色谱（ＧＣ）和气相色谱质 谱联用（ＧＣ／ＭＳ）仪器分析煤焦油轻质缀分中的主要化螽物，并从中找出主要化合物的分布特点 ［关键词】煤焦油；萃取；分析 ［中图分类号】ｏ６５ ［文献标识码】Ａ ［文章编号 ００７ １８６５（２０１２）０１．００９６－０１ 柏玉娟， 孟庆侠 Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｏａｌ－ｔａｒ ｆｒｏｍ Ｑｉｔａｉｈｅ Ｂａｉ Ｙｕｊｕａｎ，Ｍｅｎｇ Ｑｉｎｇｘｉａ （Ｘｉａｏｂｕｌｉｎｇ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＴａｎｃｈｅｎｇ，Ｌｉｎｙｉ ２７６１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏａｌ ｔａｒ ｆｒｏｍ Ｑｉ Ｔａｉｈｅ ｉｓ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｌｙ ｉｎ ｓｅｌｆ－ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂａｔｃｈ ｅｘｔｒａｃｔｏｒ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（２５℃ ．Ｔｈｅ ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｏｕｔ ａｎｄ ＧＣ／ＭＳ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ｆｕｔｕｒｅ ｏｆｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｆｒｏｍ ｈｅ ｔｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｓ ｆｏｔｍｄｅｄ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ ｔａｒ：ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ａｎａｌｙｓｉｓ 煤焦汕是煤十馏得剑的液体产物，其组成复杂，与石油相比 ｊＬ仃彳导天独厚的原料优坍，是近代有机化工的起源。煤焦油可以 被分成轻质组分和酉质组分两部分…。轻质组分丰要是１—３环芳香 恢化合物，也仃少量的 环芳烃以及含杂原子（氧、氮、硫１的化 合物 Ｊ。煤焦油轮质组分经过分离提纯能够得到具有高附加值的 精细化学品， １Ｉ‘些化学品是生产医药、染料、涂料和多功能 性材料的重要原料，该研究为煤焦油综合利用提供了新的研究方 法和思路，实现了煤焦油资源的科学合理利用。 分析每次取样中萘的积分面积，利用上述公式计尊以确定石油醚 萃取煤焦油是含达到了平衡。从图２可以看ｍ，更换７次 油醚 ｆＥ１一Ｅ７），每次新石油醚萃取取样ｌ０次ｆ１～ｌ０）。Ｅ１的第一次圾样 分析萘的积分面积是２８１３，随着溶质浓度的增加，其积分而积也 小断增大，剑第九次是ｌ１５１８，第十次是１１４９３，通过公式计算， Ｃ（Ｆｌｏ）／Ｃ（Ｆ ）＝１，所以萃取达到平衡，更换新石油醚萃取。Ｅ７的第 次取样分析萘的积分面积是２５２，连续十次其积分面积儿乎没 有变化，说明萃取达到平衡。 一ｌ实验部分 本研究采几ｊ七台河煤焦油，样品］ 业分析和元素分析数据如表 ｌ所示。使用磁力搅拌蒸发器，在１２０℃时恒温Ｏ．５ ｈ除水，备用。 ㈣舳∞ 加０ 舳∞∞加ｌ２。。。 ■Ｅ１ １（】【】ｏｏ 口Ｅ２ 口Ｅ３ 表Ｉ 七台河煤焦油的元素分析与工业分析 Ｔａｂ．１ Ｐｒｏｘｉｍａｔｅ ａｎｄ ｕｌｔｉｍａｔｅ ａｎａｌｙｓｅｓ ｏｆｔｈｅ ｃｏａｌ ｔａｒ ｉｎ Ｑｉｔａｉｈｅ ８ｏｏ０ 【■Ｅ４ 圈Ｅ５ ■Ｅ６ 日Ｅ７ 。ｌ ４。ｏｏ『 １．１ 要仪器设备和试剂 所用卜要仪器设备包括美国惠普公司生产的ＨＰ ７８９０气相色 谱（ＧＣ１，ＨＰ ６８９０／５９７３型气相色谱／质谱联用仪（ＧＣ／ＭＳ）￣自行研 制的煤焦油蒂取分离装置。所用试剂均为市售分析纯试剂且绎旋 转蒸发器蒸馏后使用。 １．２萃取分离煤焦油样品 在萃取器巾加入３ Ｌ备用煤焦油和９ Ｌ石油醚，常温下以２００ ｒ／ｍｉｎ搅拌＿苹取，每隔０．５ ｈ停止搅拌静沉１５ ｍｉｎ后取样进行气相 分析，通过公式汁算以确定萃取是否平衡，达到平衡后，萃取液 由苹取釜输送列蒸馏釜，蒸发溶剂进入溶剂槽，溶质进入成品罐 作为轻质组分。 新计量９ Ｌ石油醚入萃取釜继续萃取，如此循 环ｆＬ［剑行油醚萃取液小满足ＧＣ／ＭＳ分析条件，剩余部分作为其 他用途研究。 ２０００ ｌ ２ ３ ４ ５ ６ 取样次数 图１萘积分面积对比 Ｆｉｇ．１ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｆｏｒ ｉｎｔｅｇｒａｌ ａｒｅａ ｏｆ ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ ５ ６ ２ 一 一 ２结果与分析 ２．１溶剂萃耳义 衡汁算 使用ＧＣ分析萃取物主要组分的积分面积，根据卜面的计算 公Ｊ弋判定溶剂萃取是台达到平衡，然后及时更换新溶剂继续萃取。 Ｃ’（ＦＮ）＝Ｗ４（Ｆｙ）／Ｖ（ＦＮ） （１） 仁Ａ（ＦＮ）／Ｗ４（Ｆｙ） （２） Ｃ（ＦＮ）＝Ｃ’（ＦＮ）×［ｗ２（ＦＮ）一ＷＩ（ＦＲＯ］／【Ｗ３（Ｆｎ）－Ｗｌ（ＦＮ）】＝Ａ（ＦｒＯ ｘ［Ｗ２（ＦＮ）一Ｗｊ（ＦＮ）】／｛［ｆ ｘＷ４（ＦＮ）】×［ｗ３（ＦＮ）一ＷＩ（ＦＮ）】｝ （３） ＦＮ是样品Ｎ的序列号，ｗＩ（ＦＮ）是样品Ｎ的瓶重。Ｗｚ（Ｆｓ）是样 ｚ ｚ ＿＼ Ｏ 拂 莨 １０ ｝Ｌ ｌ１ ．型』 。垄 ． § ； １４ ｌ５ ｌ『丁１６ ｔ７ Ｉ８ ｌ９ ｌ 墨』 ． ２１ ２２ ２３ ２４ ２５ ２６ ２７ ２８ ２９ ３０ 品和瓶的总重量，ｗ３（ＦＮ）是ｗ２（ＦＮ）和溶剂的总重量。Ｃ（ＦＮ）是样品 浓度，Ｃ’（ ）是进入ＧＣ的样品浓度，Ｖ（Ｆｓ）是进入ＧＣ的样品容 积，ｗ４（ＦＮ）是进入ＧＣ的样品质量，Ａ（ＦＮ）是样品的峰面积，ｆ是 Ａ（Ｆ ）和Ｗ４（Ｆ ）的比值，它是 个常数。如果第Ｎ＋１次的样品浓 度 Ｊ第Ｎ次样品浓度的比值为１，则萃取达到了平衡，即： Ｃ（ＦＮ＋ｊ）／Ｃ（ＦＮ）＝Ｉ （４） 油醚苹取的煤焦油轻质组分中，荼的含量最高。通过ＧＣ 保留时间／ｍｉｎ 图２煤焦油轻质组分总离子色谱图 Ｆｉｇ．２ Ｔｏｔａｌ ｉｏｎ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｍｓ ｆｒｏｍ ｌｉｇｈｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｃｏａｌ ｔａｒ （Ｆ转第８４ ） ［收稿¨期］２０１１—０９一Ｏ５ ［基金项Ｆ１］ 家自然科学基金（编号：５０９２１００２） ［作者简介］￣（１９７６ ），女，山东临沂人，本科，丰要从事煤焦油的分离和分析研究。 广东化工 ２０１２年第１期 ｗｗｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ 第３９卷总第２２５期 有机质燃料所产牛的气体被抱入液相中而形成气泡，气泡内的Ｊ玉 力使陶粒膨胀，膨胀后的颗粒冷却即变为轻质陶粒；存温度达到 １０００℃时，物料反应完全，玻化充分，此时的孔隙率是最大的， 故堆积密度和表观密度是最小的。由图４和图５可看出最佳实验 条件为：水玻璃含肇２０％，水含量７０％，烧结温度１０００℃，烧 结时间３０ｍｉｎ。 ２．４结论 ’骞 ？ （１）以污泥为 要原料，以水玻璃为添加剂，另加适量比 例的水，在一定烧制温度和保温时间下烧制陶粒产品，最佳 配比和烧制条件为：水玻璃含量２０％，水含量７０％，预热温 度４００℃，预热时间２０ ｍｉｎ，烧结温度１０００℃，烧结时间 稍 弹 （２）适量加入水玻璃口 以既可以提高污泥的粘性，还可以提高 陶粒的吸水率，降低堆积密度和表观密度，增大陶粒的孔隙率。 （３）利用污泥烧制陶粒口Ｊ以为污水厂污泥资源化处理提供一 条合理的途径，符合町持续发展的要求，符合节约经济、循环经 济的理念，有利于经济发展，有效减少资源浪费。 图５ 表观密度变化趋势 Ｆｉｇ．５ Ｔｒｅｎｄｓ ａｐｐａｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｙ ｔ参考文献 宣 ｕ ● ［１］贺君，＿＝Ｅ肩【Ｊ】，任爱玲．污水』污泥制轻质陶粒研究现状及应用前景 ［Ｊ］．城市环境与城市生态，２００３（６）：１３—１４． ［２］王煦．利用污泥烧制陶粒新技术的发展和研究［ｃ】．中 环境科学会 体废物分会信息网，２００９． ［３］吴俊奇，李燕城．水处理实验技术（第三版）【Ｍ］．中刚建筑］Ｉ业出版社， ２００９． 豫 鲻 ［４］岳敏，岳钦艳，李仁波，等．城市污水』污泥制备陶粒滤料及其特性ｌ Ｊ１．过 程工程学报，２００８，８ｆ５）：９７２．９７７． ［５］郭玉顺，丁建彤．粉煤灰陶粒烧胀规律与膨胀机理研究 ［Ｊ］．ＣＯＡＬＡＳＨＣＨＩＮＡ，２００３（３）：１ ５－ｌ ［６］张静文，徐淑红，陈玲，等．正交试验设计在电镀污泥烧制陶粒 １ｔ的廊 用ｌＪ］．环保科技，２００９（１）：２９—３２． 图４ 堆积密度变化趋势 （本文文献格式：蔡博，王祝来．城市污水厂污泥烧制陶粒工艺研 究［Ｊ］．广东化工，２０１２，３９（１）：８２－８４） Ｆｉｇ．４ Ｐａｃｋｉｎｇ ｄｅｎｓｉｔｙ ｔｒｅｎｄｓ （上接第７９页１ ［２８】，侯秉政．粉煤灰综合利用喵０无烟型煤四．中固清洁生产实践 １９９４（９）：１９０－１９２． （本文文献格式：赵春辉．粉煤灰的综合利用［Ｊ］．广东化工，２０１２ ３９（１）：７８—７９） （上接第９６页１ 表２轻质煤焦油中的主要化合物 峰 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ２．２ＧＣ／ＭＳ分析 化合物 １一苯基萘 ３一甲基硫笏 ２．甲基蒽 ２．甲基菲 ３一甲基菲 化合物 邻二甲苯 茚 甲基苯酚 ．氢蔡 甲基茚 萘 喹啉 １．甲基蔡 峰 １９ ２Ｏ ２１ ２２ ２３ ２４ ２５ ２６ 化合物 苊 氧笏 ＩＨ一非那烯 芴 芴酚 二苯基甲烷 ４一甲基氧芴 ２．甲基芴 峰 ３７ ３８ ３９ ４０ ４ｌ ４２ ４３ ４４ 对煤焦油轻质组分进行分析主要是为 找出其化合物分布特 点，指导下一步分离具有高附加价值的芳烃纯品。从图１和表２ 分析得出煤焦油轻质组分化合物主要是按照分子量从低到高、苯 环个数由少到多的顺序分布的。 ３结论 通过运用自行设计的萃取反应体系，萃取获得七台河煤焦油 中的轻质组分，利用ＧＣ／ＭＳ分析其组成的芳烃化合物。找出煤 焦油轻质组分中化合物的分布特点是依据分子量从低到高、苯环 个数由少到多的分布顺序，并获得了适宜的萃取分离条件。住煤 焦油的所有组分中，萘的含量最高，可以达到总量的１ ｌ％，所以 萘的积分面积能够作为计算萃取平衡的依据。煤焦油轻质组分的 分析，对于实现低碳能源的有效利用具有重要的现实意义。 ４Ｈ一环戊［ｄｅｆ］菲 ９．甲基菲 ２一苯基萘 ９ １０ １１ ２．甲基萘 ２一甲基喹啉 ２－乙基萘 ２７ ２８ ２９ ４一甲基芴 ２一甲基芴 １．１．间： 甲苯 ４５ ４６ ４７ ２，７一二甲基菲 ４，５．二甲基菲 ９一乙烯基蒽 参考文献 ［１］ＯｃｈｓｅｎｋｕｈｎＰＭ，ＬａｍｐｒｏｐｏｕｌｏｕＡ．ＰｏｌｙｃｙｃｌｉｃＡｒｏｍａｔｉｃＨｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓｉｎ Ｗｏｏｄｅｎ Ｒａｉｌｗａｙ Ｂｅａｍｓｌｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ ｗｉｔｈ Ｃｏａｌ Ｔａｒ：Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ １２ １３ ｌ４ ｌ５ １，６－ｌＩ甲基萘 苊烯 ２，７．二甲基萘 １，４一 甲基蔡 ３０ ３ｌ ３２ ３３ ２．７．２．氨芴 ９一甲基芴 ３．菲酚 硫芴 ４８ ４９ ５Ｏ ５１ １，７一二甲基菲 ３，４一联苯二腈 荧蒽 醋蒽烯 Ｑｕａｎｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｂｙ ＧＣ—ＭＳ［Ｊ］．ＭｉｋｒｏｃｈｉｍｉｃａＡｃｔａ，２００１，１３６：ｌ８５—１９１． ［２］王其于，江建方，肖波，等．煤高温热解焦油分离及成分分析的实验研 究【Ｊ］．煤炭转化，２００８，３１（３）：３６—４２． ｌ６ １７ 联苯 ２，６一＿Ｉ甲基萘 ３４ ３５ 葸 菲 ５２ ５３ ２，９一二甲基邻： 氮杂菲 芘 （本文文献格式：柏玉娟，孟庆侠．七台河煤焦油的萃取和分析 ［Ｊ］．广东化工，２０１２，３９（１）：９６） １８ ２．甲基联苯 ３６ 咔唑 ５４ 羟基芘
