一種從含銠廢水相中回收銠催化劑的方法
【專利摘要】本發明提供了一種從含銠廢水相中回收銠催化劑的方法。所述方法按下列步驟進行：1、酸化處理；2、萃取；3、分層；4、水洗滌；5、催化劑的產生；6、萃取溶劑的套用。該方法從含銠廢水相中回收銠催化劑，無需通過復雜工藝，可直接獲得完全具有催化能力的水相催化劑，且操作簡單，且回收銠催化劑的效率高。
【專利說明】
一種從含銠廢水相中回收銠催化劑的方法
技術領域
[0001] 本發明涉及到化學合成的催化劑回收再利用領域，特別涉及到一種從含銠廢水相 中回收銠催化劑的方法。
【背景技術】
[0002] 銠催化的共輒丁二烯類化合物同活性亞甲基化合物的縮合反應原子經濟性達到 100%，是真正綠色清潔的化學轉化。這類催化反應能夠被應用于合成維生素 E的中間體。
[0003] 銠催化縮合反應的催化過程如下：在水相中，水溶性膦配體，最典型的如三苯基膦 三間磺酸鈉鹽，同金屬銠配位，形成穩定的水溶性的一價銠的催化劑。月桂烯、法尼烯等共 輒丁二烯類化合物，和乙酰乙酸甲酯等活性亞甲基化合物形成與水不互溶的油相。為了增 加水相和油相的混合，通常加入適量的共溶劑，如甲醇等有機溶劑。上述物料混合后，在一 定溫度下反應得到縮合產物。縮合產物與水相不互溶，靜置分離后油相進入下步反應，水相 中的銠催化劑不需要分離而繼續催化下一批次的縮合反應。含銠催化劑的水相重復催化的 過程中，配體三苯基膦三間磺酸鈉鹽逐漸被氧化為三苯基膦三間磺酸鈉鹽的氧化物，或者 發生其他化學反應而失去配位能力，最終水相催化劑逐漸劣化而完全失去活性而成為不具 備催化能力的含銠廢水相。這樣形成的含銠廢液除了含有銠金屬外，還含有殘余的三苯基 膦三間磺酸鈉鹽、三苯基膦三間磺酸鈉鹽氧化物、系統引入的鐵鎳等金屬，以及復雜的聚合 物等其他未知的雜質。由于銠金屬昂貴的價格，使得回收利用廢水相中的銠成為貴金屬催 化的關鍵問題。一般的思路都是將其中的銠經過富集、焚燒、精制成純度較高的三氯化銠水 合物。再用三氯化銠制成所需要的催化劑。
[0004] 因為工藝的不同，含銠廢液的組成和含量各不相同，很難有通用的回收的方法。專 利中公開了許多回收或富集金屬銠的方法，例如:于海斌等在專利CN102557155中公開了一 種從含銠廢液中回收銠制備水合三氯化銠的方法，即采用水合肼溶液對制備銠均相絡合催 化劑的含銠反應廢液進行處理，將反應廢液中含有的銠沉淀出來后，經過濾、洗滌，再用鹽 酸、過氧化氫溶解后得到水合三氯化銠。于海斌等在專利CN102925713中公開了用硫處理氫 甲酰化反應含銠廢催化劑回收銠的方法，采用單質硫對未經濃縮的含銠廢催化劑溶液進行 處理，將其中將近90%的銠以多硫化銠的沉淀形態加以回收，剩下的含有近10%左右的銠溶 液再經濃縮處理得到銠渣，再將銠渣在電爐中進行焚燒，使得含銠催化劑溶液中的大部分 銠沉淀出來，最后將兩步處理得到的銠金屬合并處理制成制備銠膦絡合催化劑的原料水合 三氯化銠。
[0005] 趙曉東等在專利CN1403604中公開了一種烯烴羰基化催化劑廢液中回收金屬銠的 方法，即采用減壓蒸餾、蒸發和灰化的方法對金屬銠進行回收。
[0006] 蔣云等在專利CN105314689中公開了一種從羰基合成反應廢銠催化劑中回收銠制 水合氯化銠的方法。該方法包括：向廢銠催化劑溶液中加入二甲基甲酰胺，攪拌混勻，在氮 氣保護下，分步升溫加熱，蒸汽經冷凝裝置收集，尾氣用水噴淋吸收塔處理，所得殘液加乙 醇稀釋過濾，濾渣先后用乙醇洗滌得到活性銠單質，活性銠單質加濃鹽酸、雙氧水溶解得到 氯化銠溶液，后經離子交換樹脂除去鐵、鎳、鈣等雜質離子，得到精氯銠酸溶液，精氯銠酸溶 液再經濃縮干燥即得到高純度三氯化銠。
[0007] 李晨等在專利CN101690898中公開了一種烯烴羰基化銠催化劑反應廢液制備銠絡 合物催化劑的方法，即采用硝酸和過氧化氫的混合溶液對制備烯烴羰基化催化劑的含銠反 應廢液進行處理，將得到的水溶液同三苯基膦、鹽酸及一氧化碳反應，得到二(三苯基膦） 羰基氯化銠沉淀，分離出的沉淀經處理轉化為三苯基膦乙酰丙酮羰基銠或三(三苯基膦)羰 基氫化銠催化劑。李彤等在專利CN105441681中公開了一種用于從來自羰基合成反應的銠 膦絡合催化劑廢液中濃縮銠的方法，銠膦絡合催化劑的廢液進行一級蒸餾，得到含銠重組 分，然后將含銠重組分進行二級蒸餾，得到含銠濃縮液。
[0008] 謝建林等在專利CN103540749中公開了一種從辛酸銠有機廢液中回收銠的方法， 其方法通過絡合、沉淀、分離等步驟達到銠的富集。
[0009] 上述已公開的從廢液催化劑中回收銠的方法存在下列問題。一、使用硝酸、雙氧 水、單質硫等危險性試劑，增加了工藝本身的安全和環保難度。二、采用濃縮、焚燒、灰化等 工藝，耗能，且產生大量有毒有害氣體。三、通過上述工藝產生的銠化合物并不能直接利用， 有的僅僅為一種富集方法。
[0010] 拜耳公司的Kneuper在專利US5696297中報道了一種從羰基化反應廢料中提取銠 的方法，其采用水溶性的膦配體的水溶液將銠絡合溶入水相，再通入合成氣加壓反應制得 脂溶性的銠化合物。這是一種通過萃取分離銠催化劑的方法，但是萃取的效率低造成回收 率很低。
[0011]羅納-普朗克/魯爾氫甲酰化工藝也是一種以三苯基膦三間磺酸鹽作為銠配體的 兩相催化工藝，與銠催化的共輒丁二烯類化合物同活性亞甲基化合物的縮合有很強的相似 性。魯爾公司的(^rtner等在專利US4504588中報道了從氫甲酰化反應的催化水相中回收金 屬銠的方法。其方法是先將含銠的廢水相酸化，然后用含有胺類物質的有機溶劑從酸化的 水相中萃取出金屬銠及水溶性配體三苯基膦三間磺酸鹽，最后用堿水從有機溶劑中再洗脫 出來而形成含銠的水溶液。這種含銠的水溶液不需要進一步處理而直接進入催化體系。
[0012] 上述工藝采用含胺類物質的有機溶劑，如甲苯-三丁胺體系，萃取水相中的銠及膦 配體，萃取效率較低，需要多次萃取，使用混合溶劑，造成溶劑和試劑回收的困難加大。并 且，胺類物質在水相的輕微溶解性也造成催化反應體系中胺類物質的引進，造成催化系統 的污染。
【發明內容】
[0013] 本發明的目的在于提供一種從含銠廢水相中回收銠催化劑的方法，其目的一為： 將使用后失去催化能力的廢銠水相中無需通過焚燒、灰化、精制等復雜工藝得到單質銠或 水合氯化銠，而是直接回收形成具備有完全催化能力的水相催化劑；目的二為:避免使用混 合的溶劑或試劑，溶劑或試劑的回收簡單方便；目的三為：回收率高，不需反復操作便可得 到銠含量達標的催化水溶液，從而直接作為催化劑使用。
[0014] 為實現上述目的，本發明的技術方案為： 一種從含銠廢水相中回收銠催化劑的方法，其特征在于:所述方法按下列步驟進行： 1、 酸化處理：向除去低沸點含銠廢水溶劑的水相中加入酸，酸的加入量為含銠廢液重 量的0.3-3倍，溫度控制在20-30 °C; 2、 萃取：向酸化后的溶液中加入磷酸酯類化合物或磷酸混合酯的萃取劑，萃取劑加入 量為酸化后混合液重量的0.4-4倍，加入后充分攪拌0.5-5小時，混合后靜置1-48小時； 3、 分層:溶液在靜置的同時進行分層，溶液分層后，其水相進行銠含量的檢測，萃取完 全后，水相進行污水處理，磷酸酯相進入堿水洗滌程序； 4、 水洗滌：向步驟3所獲得的磷酸酯相中加入水，加入后充分混合洗滌0.5-5小時，然后 靜置1-48小時； 5、 催化劑的產生:步驟4中獲得的液體，在靜置的同時進行分層，其水相進行銠含量的 檢測，并計算出銠的回收率，然后水相直接進入催化反應中使用； 6、 萃取溶劑的套用:步驟4中所獲得的用堿水洗滌后的磷酸酯相，無需進行任何處理直 接重新進行使用。
[0015] 所述的酸為濃硫酸、鹽酸或磷酸。
[0016] 所述的堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。
[0017] 所述的磷酸酯類化合物為:磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三戊酯或 磷酸三丁酯，磷酸混合酯為:磷酸二甲單丁酯、磷酸二乙單丙酯或磷酸三異丙酯。
[0018] 本發明的積極效果為： 1、 該方法從含銠廢水相中回收銠催化劑，無需通過復雜工藝，可直接獲得完全具有催 化能力的水相催化劑； 2、 該方法使用單一溶劑或試劑，使溶劑或試劑的回收簡單方便； 3、 該方法操作簡單，且回收銠催化劑的效率高。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合實施例進一步對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述。
[0020] 實施例一 以100克含銠廢水為例 100g含銘廢水相中所含物質見表1 表1
1、 酸化處理:將l〇〇g含銠廢水相降溫至10°c，滴加濃度為98%的濃硫酸20g，控制溫度 在 20°C; 2、 萃取：向酸化后的液體內加入磷酸三丁酯48g，攪拌30分鐘，靜置1小時； 3、分層:溶液在靜置的同時分層，溶液分層后，取上層有機相和下層水相進行檢測分 析，分析結果見表2 表2
檢測結果表明水相已經萃取完全，則水相可以進入污水處理系統，而上層的有機相進 入堿水洗滌程序。
[0021] 4、水洗滌:將步驟3分離出的上層有機相用100g水洗滌30分鐘，靜置1小時； 5、 催化劑的產生:將步驟4分離出來的水相進行分析，分析結果見表3,從結果可以看出 分離出來的水相可以直接作為水相催化劑進入催化反應中，計算銠回收率得到，此回收系 統銠回收率達到95%; 6、 萃取溶劑套用:將步驟4分離出來的有機相進行分析，分析結果見表3 表3
從表3中可以看出，用堿水洗滌后的有機相，無需進行任何處理即可直接重新使用。 [0022]實施例二 以l〇〇g含銠廢水為例 100g含銘廢水相中所含物質見表1 表1_
1、 酸化處理:將l〇〇g含銠廢水相降溫至10°c，滴加濃度為35%的鹽酸30g，控制溫度在25 °C； 2、 萃取：向酸化后的液體內加入磷酸三甲酯65g，攪拌60分鐘，靜置4小時； 3、 分層:溶液在靜置的同時分層，溶液分層后，取上層有機相和下層水相進行檢測分 析，分析結果見表2 表2
檢測結果表明水相已經萃取完全，則水相可以進入污水處理系統，而上層的有機相進胃 入堿水洗滌程序。
[0023] 4、水洗滌:將步驟3分離出的上層有機相用100g水洗滌60分鐘，靜置4小時； 5、 催化劑的產生:將步驟4分離出來的水相進行分析，分析結果見表3,從結果可以看出 分離出來的水相可以直接作為水相催化劑進入催化反應中，計算銠回收率得到，此回收系 統銠回收率達到95%; 6、 萃取溶劑套用:將步驟4分離出來的有機相進行分析，分析結果見表3 表3
從表3中可以看出，用堿水洗滌后的有機相，無需進行任何處理即可直接重新使用。 [0024] 實施例三 以l〇〇g含銠廢水為例 100g含銘廢水相中所含物質見表1 表 1_^
^_1 1、 酸化處理:將l〇〇g含銠廢水相降溫至10°C，滴加濃度為98%的磷酸40g，控制溫度在30 °C； 2、 萃取：向酸化后的液體內加入磷酸三乙酯84g，攪拌1.5小時，靜置6小時； 3、 分層:溶液在靜置的同時分層，溶液分層后，取上層有機相和下層水相進行檢測分 析，分析結果見表2 表2
檢測結果表明水相已經萃取完全，則水相可以進入污水處理系統，而上層的有機相進 入堿水洗滌程序。
[0025] 4、水洗滌:將步驟3分離出的上層有機相用100g水洗滌1.5小時，靜置6小時； 5、 催化劑的產生:將步驟4分離出來的水相進行分析，分析結果見表3,從結果可以看出 分離出來的水相可以直接作為水相催化劑進入催化反應中，計算銠回收率得到，此回收系 統銠回收率達到95%; 6、 萃取溶劑套用:將步驟4分離出來的有機相進行分析，分析結果見表3 表3
' 從表3中可以看出，用堿水洗滌后的有機相，無需進行任何處理即可直接重新使用。^'
[0026] 實施例四 以l〇〇g含銠廢水為例 100g含銘廢水相中所含物質見表1 表1
1、 酸化處理:將l〇〇g含銠廢水相降溫至10°c，滴加濃度為98%的磷酸50g，控制溫度在30 °C； 2、 萃取:向酸化后的液體內加入磷酸三丙酯105g，攪拌2小時，靜置10小時； 3、 分層:溶液在靜置的同時分層，溶液分層后，取上層有機相和下層水相進行檢測分 析，分析結果見表2 表2
Τ??Κ??Β 禾衣明/JV/mOSi 竿狀兀王，WJ/JVW 龍 ?%，丨⑴工^/云的勻 T兒 4?；13： 入堿水洗滌程序。
[0027] 4、水洗滌:將步驟3分離出的上層有機相用100g水洗滌2小時，靜置10小時； 5、催化劑的產生:將步驟4分離出來的水相進行分析，分析結果見表3,從結果可以看出 分離出來的水相可以直接作為水相催化劑進入催化反應中，計算銠回收率得到，此回收系 統銠回收率達到95%; 6、萃取溶劑套用:將步驟4分離出來的有機相進行分析，分析結果見表3 表3
從表3中可以看出，用堿水洗滌后的有機相，無需進行任何處理即可直接重新使用。^ [0028] 實施例五 以l〇〇g含銠廢水為例 100g含銘廢水相中所含物質見表1 表1
1、 酸化處理:將l〇〇g含銠廢水相降溫至10°c，滴加濃度為35%的鹽酸100g，控制溫度在 25 °C； 2、 萃取:向酸化后的液體內加入磷酸三戊酯160g，攪拌2.5小時，靜置14小時； 3、 分層:溶液在靜置的同時分層，溶液分層后，取上層有機相和下層水相進行檢測分 析，分析結果見表2 表2
檢測結果表明水相已經萃取完全，則水相可以進入污水處理系統，而上層的有機相進 入堿水洗滌程序。
[0029] 4、水洗滌:將步驟3分離出的上層有機相用100g水洗滌2.5小時，靜置14小時； 5、 催化劑的產生:將步驟4分離出來的水相進行分析，分析結果見表3,從結果可以看出 分離出來的水相可以直接作為水相催化劑進入催化反應中，計算銠回收率得到，此回收系 統銠回收率達到95%; 6、 萃取溶劑套用:將步驟4分離出來的有機相進行分析，分析結果見表3 表3
從表3中可以看出，用堿水洗滌后的有機相，無需進行任何處理即可直接重新使用。^
[0030] 實施例六 以l〇〇g含銠廢水為例 100g含銘廢水相中所含物質見表1 表1
1、 酸化處理：將l〇〇g含锘廢水相降溫全10°c，滴加濃度為98%的磷酸150g，控制溫度在 27 °C； 2、 萃取:向酸化后的液體內加入磷酸二甲單丁酯200g，攪拌3小時，靜置18小時； 3、 分層:溶液在靜置的同時分層，溶液分層后，取上層有機相和下層水相進行檢測分 析，分析結果見表2 表2
1 檢測結果表明水相已經萃取完全!，則水相可以進入污水4理系統，而上層的有機相進1 入堿水洗滌程序。
[0031] 4、水洗滌:將步驟3分離出的上層有機相用100g水洗滌3小時，靜置18小時； 5、 催化劑的產生:將步驟4分離出來的水相進行分析，分析結果見表3,從結果可以看出 分離出來的水相可以直接作為水相催化劑進入催化反應中，計算銠回收率得到，此回收系 統銠回收率達到95%; 6、 萃取溶劑套用:將步驟4分離出來的有機相進行分析，分析結果見表3 表3_
從表3中可以看出，用堿水洗滌后的有機相，無需進行任何處理即可直接重新使用。^ [0032]實施例七 以l〇〇g含銠廢水為例 100g含銘廢水相中所含物質見表1 表1
1、 酸化處理:將l〇〇g含銠廢水相降溫至10°C，滴加濃度為95%的濃硫酸250g，控制溫度 在 25°C; 2、 萃取：向酸化后的液體內加入磷酸二乙單丙酯1050g，攪拌4小時，靜置24小時； 3、 分層:溶液在靜置的同時分層，溶液分層后，取上層有機相和下層水相進行檢測分 析，分析結果見表2 表2
檢測結果表明水相已經萃取完全，則水相可以進入污水處理系統，而上層的有機相進 入堿水洗滌程序。
[0033] 4、水洗滌:將步驟3分離出的上層有機相用100g水洗滌4小時，靜置24小時； 5、 催化劑的產生:將步驟4分離出來的水相進行分析，分析結果見表3,從結果可以看出 分離出來的水相可以直接作為水相催化劑進入催化反應中，計算銠回收率得到，此回收系 統銠回收率達到95%; 6、 萃取溶劑套用:將步驟4分離出來的有機相進行分析，分析結果見表3 表3
從表3中可以看出，用堿水洗滌后的有機相，無需進行任何處理即可直接重新使用。 [0034]實施例八 以l〇〇g含銠廢水為例 lOOg含銘廢水相中所含物質見表1 表1
1、 酸化處理:將l〇〇g含銠廢水相降溫至10°c，滴加濃度為37%的鹽酸300g，控制溫度在 25 °C； 2、 萃取:向酸化后的液體內加入磷酸三異丙酯1600g，攪拌5小時，靜置48小時； 3、 分層:溶液在靜置的同時分層，溶液分層后，取上層有機相和下層水相進行檢測分 析，分析結果見表2 表2
檢測結果表明水相已經萃取完全，則水相可以進入污水處理系統，而上層的有機相進 入堿水洗滌程序。
[0035] 4、水洗滌:將步驟3分離出的上層有機相用100g水洗滌5小時，靜置48小時； 5、 催化劑的產生:將步驟4分離出來的水相進行分析，分析結果見表3,從結果可以看出 分離出來的水相可以直接作為水相催化劑進入催化反應中，計算銠回收率得到，此回收系 統銠回收率達到95%; 6、 萃取溶劑套用:將步驟4分離出來的有機相進行分析，分析結果見表3 表3
' 從表3中可以看出，用堿水洗滌后的有機相，無需進行任何^理即可直接重新使用。^'
[0036]以上所述僅是發明的非限定實施方式，還可以衍生出大量的實施例，對于本領域 的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思和不作出創造性勞動的前提下，還可以做 出若干變形和改進的實施例，這些都屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種從含銠廢水相中回收銠催化劑的方法，其特征在于:所述方法按下列步驟進行： (1) 酸化處理：向除去低沸點含銠廢水溶劑的水相中加入酸，酸的加入量為含銠廢液重 量的0.3-3倍，溫度控制在20-30°C ; (2) 萃取：向酸化后的溶液中加入磷酸酯類化合物或磷酸混合酯的萃取劑，萃取劑的加 入量為酸化后混合液重量的0.4-4倍，加入后充分攪拌0.5-5小時，混合后靜置1-48小時； (3) 分層:溶液在靜置的同時進行分層，溶液分層后，其水相進行銠含量的檢測，萃取完 全后，水相進入污水處理系統，磷酸酯相進入堿水洗滌程序； (4) 水洗滌：向步驟(3)所獲得的磷酸酯相中加入水，加入水后充分混合洗滌0.5-5小 時，然后靜置1-48小時； (5) 催化劑的產生:步驟(4)中獲得的液體，在靜置的同時進行分層，其水相進行銠含量 的檢測，并計算出銠的回收率，然后水相直接進入催化反應中使用； (6) 萃取溶劑的套用：步驟(4)中所獲得的用堿水洗滌后的磷酸酯相，無需進行任何處 理直接重新進行使用。2. 根據權利要求1所述的一種從含銠廢水相中回收銠催化劑的方法，其特征在于:所述 的酸為濃硫酸、鹽酸或磷酸。3. 根據權利要求1所述的一種從含銠廢水相中回收銠催化劑的方法，其特征在于:所述 的堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。4. 根據權利要求1所述的一種從含銠廢水相中回收銠催化劑的方法，其特征在于:所述 的磷酸酯類化合物為:磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三戊酯或磷酸三丁酯，磷 酸混合酯為:磷酸二甲單丁酯、磷酸二乙單丙酯或磷酸三異丙酯。
【文檔編號】B01J38/00GK105944768SQ201610303207
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月10日
【發明人】代齊敏, 鄭由滸, 陳烈權, 蔡東偉, 陳強, 姚亮, 周顯亮, 劉鵬
【申請人】能特科技有限公司