CN107176739A - 一种异丁酸盐废水的资源化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异丁酸盐废水的资源化处理方法，涉及化工废物综合利用技术领域。该方法先用浓硫酸将异丁酸盐转变成异丁酸和硫酸盐的水溶液，在32～75℃的盐析温度下，在硫酸钠的盐析作用下，将硫酸盐水溶液中的异丁酸含量降低至0.5～1wt％，经过简单蒸馏，可使水相中的COD降低至2000mgO2/L以下，同时得到的硫酸钠或硫酸钙中有机物的质量分数低于0.2wt％，可作为产品销售，得到的异丁酸经过精制后可循环用于醇酯十六的生产，实现了异丁酸盐废水的资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及化工废物综合利用技术领域，具体涉及一种异丁酸盐废水的资源化处理方法。
背景技术
2，2，4－三甲基－1，3－戊二醇单异丁酸酯(醇酯十二)和2，2，4－三甲基－1，3－戊二醇二异丁酸酯(醇酯十六)，是非水溶性高沸点二元醇酯，是新型绿色成膜助剂。
醇酯十二与醇酯十六均是以异丁醛为原料(CN105541583、CN10472367、CN101948386、CN101863762、CN101838197、CN1091094、CN106008157)，先在碱性催化剂(氢氧化钠或氢氧化钙)的作用下，以水为溶剂，经过羟醛缩合得到2，2，4－三甲基－3－羟基戊醛，2，2，4－三甲基－3－羟基戊醛与异丁醛发生岐化酯化反应得到2，2，4－三甲基－1，3－戊二醇单异丁酸酯(醇酯十二)。将醇酯十二与异丁酸进行酯化反应即可得到2，2，4－三甲基－1，3－戊二醇二异丁酸酯(醇酯十六)。
由于异丁醛极易被氧化为异丁酸，因此在上述过程中，会产生大量的异丁酸钠或异丁酸钙废水溶液，且废水中异丁酸钠或异丁酸钙的质量分数达到5～35％，同时废水中也存在少量异丁醛和醇酯十二，无法采用常规的生化法处理，废水处理难度很大。
由于在生产醇酯十六时，需要以异丁酸为原料，因此如能将上述废水中的异丁酸回收再利用，不仅使资源得以循环，而且使废水的处理更加容易。专利 CN105016415采用稀盐酸或稀硫酸将有机酸锂酸化为羧酸，再用环己烷萃取的方法回收有机酸，同时使废水的COD降低。该专利中采用的大量萃取剂需要回收循环利用，另一方面，该方法对于酸化后形成的含盐废水如何处理未提及。专利CN105646212采用卤代烷酯化法处理异丁酸盐废水，在80～120℃、2～3MPa，缚酸剂存在的条件下，卤代烷与异丁酸盐发生亲核取代反应生成异丁酸酯。但这种方法因在加压条件下进行，且存在卤元素，增加了对设备的腐蚀性，而缚酸剂的加入则使酯化后的水相中存在的无机盐，该水相如何处理也未阐明。
发明内容
本发明是针对上述存在的技术问题提供一种异丁酸盐废水的资源化处理方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种异丁酸钠盐废水的资源化处理方法，该方法包括以下步骤：
(1)在异丁酸钠盐废水中首先加入硫酸钠并混匀，之后加入浓硫酸进行酸化盐析，之后进行油水分离，分离分别得到油相和水相；分离得到的油相去精制工序回收得到异丁酸产品，得到的水相进行蒸发，分别得到蒸出的凝液和蒸余水相；
(2)在步骤(1)凝液中加入硫酸钠进行盐析，盐析后的物料再次进行油水分离，分离得到的油相再次去精制工序回收得到异丁酸产品；分离得到的水相再一次进行蒸发，蒸发至少50％水分后得到的凝液直接去生化处理，蒸余得到的湿硫酸钠物料干燥后循环利用；
(3)将步骤(1)蒸余水相再次进行蒸发，蒸发至少50％水分后得到的凝液直接去生化处理，蒸余得到的湿硫酸钠物料干燥后循环利用。
本发明所述的丁酸钠盐废水的资源化处理方法中：步骤(1)中异丁酸钠盐废水中异丁酸钠的质量分数为5～35wt％。
本发明所述的丁酸钠盐废水的资源化处理方法中：步骤(1)对水相进行蒸发，蒸出水相重量15～20％的水为凝液。
本发明所述的丁酸钠盐废水的资源化处理方法中：步骤(2)和步骤(3)蒸发75～85％的水分。
一种异丁酸钙盐废水的资源化处理方法，该方法包括以下步骤：
(1)在异丁酸钙盐废水中首先加入硫酸钠并混匀，之后加入浓硫酸进行酸化盐析，之后进行油水分离，分离分别得到油相和水相；分离得到的油相去精制工序回收得到异丁酸产品，得到的水相进行蒸发，分别得到蒸出的凝液和蒸余水相；
(2)在步骤(1)凝液中加入硫酸钠进行盐析，盐析后的物料再次进行油水分离，分离得到的油相再次去精制工序回收得到异丁酸产品；分离得到的水相再一次进行蒸发，蒸发至少50％水分后得到的凝液直接去生化处理，蒸余得到的湿硫酸钠物料干燥后循环利用；
(3)将步骤(1)蒸余水相过滤后得到的固体洗涤干燥后得到硫酸钙产品，得到的滤液再次进行蒸发，蒸发至少50％水分后得到的凝液循环利用，蒸余得到的湿硫酸钠物料干燥后循环利用。
本发明所述的异丁酸钙盐废水的资源化处理方法中：异丁酸钙盐废水中异丁酸钙的质量分数为5～35wt％。
本发明所述的异丁酸钙盐废水的资源化处理方法中：步骤(1)对水相进行蒸发，蒸出水相重量15～20％的水为凝液。
本发明所述的异丁酸钙盐废水的资源化处理方法中：步骤(2)和步骤(3) 蒸发75～85％的水分。
本发明所述的异丁酸钙盐废水的资源化处理方法中：酸化盐析、盐析以及油水分相步骤中的操作温度为32～75℃。
发明原理：本发明通过提高废水中的盐浓度，利用无机盐离子的水合作用强于有机羧酸的原理，使溶液中自由水数量减少，从而使羧酸在水中析出，达到分离羧酸及净化废水的目的。
本发明的优点在于不仅使异丁酸得到回收利用，同时得到了硫酸钠及硫酸钙产品，而且使废水转变为可生化的无盐废水，降低处理难度与成本。而常规的处理方法，最终得到的硫酸钠与硫酸钙中有机物的含量高，均只能以危险废弃物的方式产出体系，需要以危险废弃物的处理方法进一步的处理，而本发明所述得到的硫酸钠与硫酸钙中有机物的含量低于0.2wt％，已经不属于危险废弃物，是可以正常出售的产品。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步阐述。需要指出的是，以下实施例并不构成对本发明范围或实施方式的限制。
实施例1
在20m3的搪瓷釜中加入10m3质量分数为30％的异丁酸钠废水，在室温下缓慢加入98％的浓硫酸1.4吨，保持温度为35℃，之后加入1吨无水硫酸钠，搅拌0.5h后，静置分层，经过油水分相后，得到的油相中异丁酸为2.35吨，分离得到的油相去精制工序回收得到异丁酸产品。水相共10.05吨，经检测，水相中异丁酸的质量分数为0.5％。
将得到的水相加热蒸发，蒸出水相重量15％的水为凝液，剩余的为蒸余水相；得到凝液的质量为1.51吨，凝液中异丁酸的质量分数为3.31％，在此凝液中加入 0.45吨无水硫酸钠进行盐析，经过油水分相后，得到异丁酸0.05吨，该异丁酸去精制工序回收得到异丁酸产品，水相质量1.46吨，将此水相蒸发80％的水分，得到的凝液中的化学需氧量(COD)为747mgO2/L，该凝液直接去生化处理，得到的无水硫酸钠干燥后循环用于盐析。
将蒸余的水相继续再蒸发，将此水相蒸发80％的水分，蒸发得到凝液中COD 为993mgO2/L，蒸干后得到的无水硫酸钠总质量为2.94吨，将其中1.94吨硫酸钠产出系统，硫酸钠中有机物的质量分数0.2％，另外1吨硫酸钠循环用于酸化盐析中。蒸发得到的凝液去生化处理。
实施例2
在20m3的搪瓷釜中加入10m3质量分数为34％的异丁酸钠废水，在室温下缓慢加入98％的浓硫酸1.59吨，保持温度为55℃，之后加入1吨无水硫酸钠，搅拌0.5h后，静置分层，经过油水分相后，得到的油相中异丁酸为2.67吨，分离得到的油相去精制工序回收得到异丁酸产品。水相共9.92吨，经检测，水相中异丁酸的质量分数为0.5％。
将得到的水相加热蒸发，蒸出水相重量15％的水为凝液，剩余的为蒸余水相；得到凝液的质量为1.49吨，凝液中异丁酸的质量分数为3.36％，在此凝液中加入 0.37吨无水硫酸钠进行盐析，经过油水分相后，得到异丁酸0.05吨，该异丁酸去精制工序回收得到异丁酸产品，水相质量1.44吨，将此水相蒸发80％的水分，得到的凝液中的化学需氧量(COD)为758mgO2/L，该凝液直接去生化处理，得到的无水硫酸钠干燥后循环用于盐析。
将蒸余的水相继续再蒸发，将此水相蒸发80％的水分，蒸发得到凝液中COD 为1067mgO2/L，蒸干后得到的无水硫酸钠总质量为3.19吨，将其中2.19吨硫酸钠产出系统，硫酸钠中有机物的质量分数0.2％，另外1吨硫酸钠循环用于酸化盐析中。蒸发得到的凝液去生化处理。
实施例3
在20m3的搪瓷釜中加入10m3质量分数为25％的异丁酸钠废水，在室温下缓慢加入98％的浓硫酸1.17吨，保持温度为32℃，之后加入2吨无水硫酸钠，搅拌0.5h后，静置分层，经过油水分相后，得到的油相中异丁酸为1.92吨，分离得到的油相去精制工序回收得到异丁酸产品。水相共11.25吨，经检测，水相中异丁酸的质量分数为0.71％。
将得到的水相加热蒸发，蒸出水相重量15％的水为凝液，剩余的为蒸余水相；得到凝液的质量为1.69吨，凝液中异丁酸的质量分数为4.74％，在此凝液中加入 0.25吨无水硫酸钠进行盐析，经过油水分相后，得到异丁酸0.08吨，该异丁酸去精制工序回收得到异丁酸产品，水相质量1.61吨，将此水相蒸发80％的水分，得到的凝液中的化学需氧量(COD)为1085mgO2/L，该凝液直接去生化处理，得到的无水硫酸钠干燥后循环用于盐析。
将蒸余的水相继续再蒸发，将此水相蒸发80％的水分，蒸发得到凝液中COD 为1501mgO2/L，蒸干后得到的无水硫酸钠总质量为3.61吨，将其中1.61吨硫酸钠产出系统，硫酸钠中有机物的质量分数0.16％，另外2吨硫酸钠循环用于酸化盐析中。蒸发得到的凝液去生化处理。
实施例4
在20m3的搪瓷釜中加入10m3质量分数为5％的异丁酸钠废水，在室温下缓慢加入98％的浓硫酸0.23吨，保持温度为40℃，之后加入3吨无水硫酸钠，搅拌0.5h后，静置分层，经过油水分相后，得到的油相中异丁酸为0.28吨，分离得到的油相去精制工序回收得到异丁酸产品。水相共12.95吨，经检测，水相中异丁酸的质量分数为0.93％。
将得到的水相加热蒸发，蒸出水相重量20％的水为凝液，剩余的为蒸余水相；得到凝液的质量为2.59吨，凝液中异丁酸的质量分数为4.63％，在此凝液中加入0.52吨无水硫酸钠进行盐析，经过油水分相后，得到异丁酸0.12吨，该异丁酸去精制工序回收得到异丁酸产品，水相质量2.47吨，将此水相蒸发80％的水分，得到的凝液中的化学需氧量(COD)为1059mgO2/L，该凝液直接去生化处理，得到的无水硫酸钠干燥后循环用于盐析。
将蒸余的水相继续再蒸发，将此水相蒸发80％的水分，蒸发得到凝液中COD 为1894mgO2/L，蒸干后得到的无水硫酸钠总质量为3.32吨，将其中0.32吨硫酸钠产出系统，硫酸钠中有机物的质量分数0.16％，另外3吨硫酸钠循环用于酸化盐析中。蒸发得到的凝液去生化处理。
实施例5
在20m3的搪瓷釜中加入10m3质量分数为10％的异丁酸钠废水，在室温下缓慢加入98％的浓硫酸0.46吨，保持温度为75℃，之后加入3吨无水硫酸钠，搅拌0.5h后，静置分层，经过油水分相后，得到的油相中异丁酸为0.72吨，分离得到的油相去精制工序回收得到异丁酸产品。水相共12.74吨，经检测，水相中异丁酸的质量分数为0.63％。
将得到的水相加热蒸发，蒸出水相重量15％的水为凝液，剩余的为蒸余水相；得到凝液的质量为1.91吨，凝液中异丁酸的质量分数为4.18％，在此凝液中加入 0.57吨无水硫酸钠进行盐析，经过油水分相后，得到异丁酸0.08吨，该异丁酸去精制工序回收得到异丁酸产品，水相质量1.83吨，将此水相蒸发80％的水分，得到的凝液中的化学需氧量(COD)为952mgO2/L，该凝液直接去生化处理，得到的无水硫酸钠干燥后循环用于盐析。
将蒸余的水相继续再蒸发，将此水相蒸发80％的水分，蒸发得到凝液中COD 为1231mgO2/L，蒸干后得到的无水硫酸钠总质量为3.65吨，将其中0.65吨硫酸钠产出系统，硫酸钠中有机物的质量分数0.11％，另外3吨硫酸钠循环用于酸化盐析中。蒸发得到的凝液去生化处理。
实施例6
在20m3的搪瓷釜中加入10m3质量分数为35％的异丁酸钙废水，在室温下缓慢加入98％的浓硫酸1.68吨，保持温度为35℃，之后加入0.8吨无水硫酸钠，搅拌0.5h后，静置分层，经过油水分相后，得到的油相中异丁酸为2.83吨，分离得到的油相去精制工序回收得到异丁酸产品。水相共9.65吨，经检测，水相中异丁酸的质量分数为0.5％。
将得到的水相加热蒸发，蒸出水相重量15％的水为凝液，剩余的为蒸余水相；得到凝液的质量为1.45吨，凝液中异丁酸的质量分数为3.35％，在此凝液中加入 0.43吨无水硫酸钠进行盐析，经过油水分相后，得到异丁酸0.05吨，该异丁酸去精制工序回收得到异丁酸产品，水相质量1.4吨，将此水相蒸发80％的水分，得到的凝液中的化学需氧量(COD)为1047mgO2/L，该凝液直接去生化处理，得到的无水硫酸钠干燥后循环用于盐析。
将蒸余水相在75℃下趁热过滤，得到滤饼总重为2.4吨，其中，滤饼中的水量0.16吨，硫酸钠量为0.025吨。将得到的5.8吨滤液继续蒸发，得到凝液中 COD为755mgO2/L，蒸干后得到的无水硫酸钠总质量为0.775吨，在补加0.025 吨硫酸钠后循环用于酸化盐析。
在上一步蒸发得到的凝液中，取出0.67吨凝液用于硫酸钙滤饼的洗涤，硫酸钙洗涤后烘干得到硫酸钙产品，硫酸钙产品中有机物的质量分数为0.08％。蒸发得到的凝液去生化处理。
实施例7
在20m3的搪瓷釜中加入10m3质量分数为25％的异丁酸钙废水，在室温下缓慢加入98％的浓硫酸1.2吨，保持温度为32℃，之后加入2吨无水硫酸钠，搅拌0.5h后，静置分层，经过油水分相后，得到的油相中异丁酸为1.98吨，分离得到的油相去精制工序回收得到异丁酸产品。水相共11.22吨，经检测，水相中异丁酸的质量分数为0.68％。
将得到的水相加热蒸发，蒸出水相重量15％的水为凝液，剩余的为蒸余水相；得到凝液的质量为1.68吨，凝液中异丁酸的质量分数为4.52％，在此凝液中加入 0.34吨无水硫酸钠进行盐析，经过油水分相后，得到异丁酸0.08吨，该异丁酸去精制工序回收得到异丁酸产品，水相质量1.61吨，将此水相蒸发80％的水分，得到的凝液中的化学需氧量(COD)为1427mgO2/L，该凝液直接去生化处理，得到的无水硫酸钠干燥后循环用于盐析。
将蒸余水相在75℃下趁热过滤，得到滤饼总重为1.76吨，其中，滤饼中的水量0.13吨，硫酸钠量为0.044吨。将得到的7.78吨滤液继续蒸发，得到凝液中COD为1032mgO2/L，蒸干后得到的无水硫酸钠总质量为1.956吨，在补加0.044 吨硫酸钠后循环用于酸化盐析。
在上一步蒸发得到的凝液中，取出0.48吨凝液用于硫酸钙滤饼的洗涤，硫酸钙洗涤后烘干得到硫酸钙产品，硫酸钙产品中有机物的质量分数为0.15％。蒸发得到的凝液去生化处理。
实施例8
在20m3的搪瓷釜中加入10m3质量分数为5％的异丁酸钙废水，在室温下缓慢加入98％的浓硫酸0.24吨，保持温度为40℃，之后加入3吨无水硫酸钠，搅拌0.5h后，静置分层，经过油水分相后，得到的油相中异丁酸为0.29吨，分离得到的油相去精制工序回收得到异丁酸产品。水相共12.95吨，经检测，水相中异丁酸的质量分数为0.94％。
将得到的水相加热蒸发，蒸出水相重量20％的水为凝液，剩余的为蒸余水相；得到凝液的质量为2.59吨，凝液中异丁酸的质量分数为4.68％，在此凝液中加入 0.65吨无水硫酸钠进行盐析，经过油水分相后，得到异丁酸0.12吨，该异丁酸去精制工序回收得到异丁酸产品，水相质量2.47吨，将此水相蒸发80％的水分，得到的凝液中的化学需氧量(COD)为1913mgO2/L，该凝液直接去生化处理，得到的无水硫酸钠干燥后循环用于盐析。
将蒸余水相在75℃下趁热过滤，得到滤饼总重为0.35吨，其中，滤饼中的水量0.03吨，硫酸钠量为0.011吨。将得到的10吨滤液继续蒸发，得到凝液中 COD为1071mgO2/L，蒸干后得到的无水硫酸钠总质量为2.989吨，在补加0.011 吨硫酸钠后循环用于酸化盐析。
在上一步蒸发得到的凝液中，取出0.06吨凝液用于硫酸钙滤饼的洗涤，硫酸钙洗涤后烘干得到硫酸钙产品，硫酸钙产品中有机物的质量分数为0.18％。蒸发得到的凝液去生化处理。
实施例9
在20m3的搪瓷釜中加入10m3质量分数为10％的异丁酸钙废水，在室温下缓慢加入98％的浓硫酸0.47吨，保持温度为55℃，之后加入3吨无水硫酸钠，搅拌0.5h后，静置分层，经过油水分相后，得到的油相中异丁酸为0.74吨，分离得到的油相去精制工序回收得到异丁酸产品。水相共12.73吨，经检测，水相中异丁酸的质量分数为0.65％。
将得到的水相加热蒸发，蒸出水相重量15％的水为凝液，剩余的为蒸余水相；得到凝液的质量为1.91吨，凝液中异丁酸的质量分数为4.31％，在此凝液中加入 0.29吨无水硫酸钠进行盐析，经过油水分相后，得到异丁酸0.08吨，该异丁酸去精制工序回收得到异丁酸产品，水相质量1.83吨，将此水相蒸发80％的水分，得到的凝液中的化学需氧量(COD)为1268mgO2/L，该凝液直接去生化处理，得到的无水硫酸钠干燥后循环用于盐析。
将蒸余水相在75℃下趁热过滤，得到滤饼总重为0.72吨，其中，滤饼中的水量0.06吨，硫酸钠量为0.024吨。将得到的10.11吨滤液继续蒸发，得到凝液中COD为983mgO2/L，蒸干后得到的无水硫酸钠总质量为2.976吨，在补加0.024 吨硫酸钠后循环用于酸化盐析。
在上一步蒸发得到的凝液中，取出0.13吨凝液用于硫酸钙滤饼的洗涤，硫酸钙洗涤后烘干得到硫酸钙产品，硫酸钙产品中有机物的质量分数为0.18％。蒸发得到的凝液去生化处理。
Claims (9)
1.一种异丁酸钠盐废水的资源化处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)在异丁酸钠盐废水中首先加入硫酸钠并混匀，之后加入浓硫酸进行酸化盐析，之后进行油水分离，分离分别得到油相和水相；分离得到的油相去精制工序回收得到异丁酸产品，得到的水相进行蒸发，分别得到蒸出的凝液和蒸余水相；
(2)在步骤(1)凝液中加入硫酸钠进行盐析，盐析后的物料再次进行油水分离，分离得到的油相再次去精制工序回收得到异丁酸产品；分离得到的水相再一次进行蒸发，蒸发至少50％水分后得到的凝液直接去生化处理，蒸余得到的湿硫酸钠物料干燥后循环利用；
(3)将步骤(1)蒸余水相再次进行蒸发，蒸发至少50％水分后得到的凝液直接去生化处理，蒸余得到的湿硫酸钠物料干燥后循环利用。
2.根据权利要求1所述的异丁酸钠盐废水的资源化处理方法，其特征在于：步骤(1)中异丁酸钠盐废水中异丁酸钠的质量分数为5～35wt％。
3.根据权利要求1所述的异丁酸钠盐废水的资源化处理方法，其特征在于：步骤(1)对水相进行蒸发，蒸出水相重量15～20％的水为凝液。
4.根据权利要求1所述的异丁酸钠盐废水的资源化处理方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(3)蒸发75～85％的水分。
5.一种异丁酸钙盐废水的资源化处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)在异丁酸钙盐废水中首先加入硫酸钠并混匀，之后加入浓硫酸进行酸化盐析，之后进行油水分离，分离分别得到油相和水相；分离得到的油相去精制工序回收得到异丁酸产品，得到的水相进行蒸发，分别得到蒸出的凝液和蒸余水相；
(2)在步骤(1)凝液中加入硫酸钠进行盐析，盐析后的物料再次进行油水分离，分离得到的油相再次去精制工序回收得到异丁酸产品；分离得到的水相再一次进行蒸发，蒸发至少50％水分后得到的凝液直接去生化处理，蒸余得到的湿硫酸钠物料干燥后循环利用；
(3)将步骤(1)蒸余水相过滤后得到的固体洗涤干燥后得到硫酸钙产品，得到的滤液再次进行蒸发，蒸发至少50％水分后得到的凝液循环利用，蒸余得到的湿硫酸钠物料干燥后循环利用。
6.根据权利要求5所述的异丁酸钙盐废水的资源化处理方法，其特征在于：异丁酸钙盐废水中异丁酸钙的质量分数为5～35wt％。
7.根据权利要求5所述的异丁酸钙盐废水的资源化处理方法，其特征在于：步骤(1)对水相进行蒸发，蒸出水相重量15～20％的水为凝液。
8.根据权利要求5所述的异丁酸钙盐废水的资源化处理方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(3)蒸发75～85％的水分。
9.根据权利要求5所述的异丁酸钙盐废水的资源化处理方法，其特征在于：酸化盐析、盐析以及油水分相步骤中的操作温度为32～75℃。
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