CN109824156A - 一种分离废水中酸和盐的系统和方法 - Google Patents

一种分离废水中酸和盐的系统和方法 Download PDF

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张恒
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Abstract

本发明公开了一种分离废水中酸和盐的系统，包括萃取装置，所述萃取装置上设有废水入口、萃取剂入口、反萃剂入口、萃余液出口和反萃液出口，所述萃取剂入口与装有三异辛胺和仲辛醇的容器相连，所述反萃剂入口与装有55～65℃温水的容器相连。本发明所述系统针对难处理的酸性废水，通过萃取的方法，将废水中的酸从废水中分离出来，避免了直接排放造成的环境污染和资源浪费。本发明还公开了一种分离废水中酸和盐的方法，采用所述方法可以有效地实现废水中酸和盐的分离。

Description

一种分离废水中酸和盐的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种废水的处理系统和方法，具体涉及一种分离废水中酸和盐的系统和方法。
背景技术
目前，钛白粉行业所排放的酸性废水中，除了含有高浓度的酸以外，还含有高浓度的亚铁盐。通常来说，这类废水的处理，一般是将盐除去，同时将酸回用与生产线。所使用的整体工艺，通常是以膜浓缩，或树脂吸附为主体的工艺。然而，这两种工艺都存在一定的缺陷。因此，有必要开发一种新的工艺，将这类酸性废水中的酸和盐，尽可能高效的进行分离。
目前，对于这类酸性废水的处理，通常有以下两类方法：
(1)吸附法。该方法主要是利用各种活性吸附材料，如活性炭、离子交换树脂等，将酸或者盐吸附到材料中，从而达到两者分离的目的。该方法投资少，成本低。但是其吸附效率有限，吸附选择性差，且吸附饱和后的材料需要再生，使得工艺流程相对繁琐。
(2)膜浓缩法。该方法主要是利用膜的选择透过性，将废水中的H+通过膜材料，而Fe2+则被膜截留在原溶液中，从而达到酸和盐分离的目的。相比吸附法，该方法的分离效率明显提高，且能对酸液进行浓缩。然而，该方法成本高、能耗大，且膜设备的材料均需频繁更换。因此，该方法不适用于中小型企业的酸性废水处理。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种分离废水中酸和盐的系统和方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种分离废水中酸和盐的系统，包括萃取装置，所述萃取装置上设有废水入口、萃取剂入口、反萃剂入口、萃余液出口和反萃液出口，所述萃取剂入口与装有萃取剂容器相连，所述反萃剂入口与装有反萃剂的容器相连；所述萃取剂为三异辛胺和仲辛醇的混合物，所述反萃剂为55～65℃温水。
本发明通过采用三异辛胺和仲辛醇作为萃取剂，将废水中的酸萃取出来，盐留在萃余液中，实现酸和盐的分离。通过将负载有机相进行反萃取，将其中的酸反萃出来，使酸可以得到回收，萃取剂也可再次回收利用，从而实现酸和盐的有效分离，避免了直接排放造成的环境污染和资源浪费。
通过发明人多次反复试验发现，随着反萃剂温度的升高，萃取效率提高，能耗增高，当反萃剂温度大于65℃时，萃取效率提高不明显，但所需能耗显著增加，因此采用55～65℃温水作为反萃剂时能保证萃取效率较高且反应的能耗较低。
本发明所述系统尤其适用于含有硫酸和硫酸铁的废水。
作为本发明所述分离废水中酸和盐的系统的优选实施方式，所述三异辛胺和仲辛醇的混合物中，所述三异辛胺和仲辛醇的体积比为2:3。发明人发现，采用三异辛胺和仲辛醇为萃取剂时，萃取效率高于其他萃取剂，尤其是三异辛胺和仲辛醇采用上述配比时，萃取效率最高，可以尽可能少萃取次数最大程度地回收废水中的酸。
作为本发明所述分离废水中酸和盐的系统的优选实施方式，还包括纳滤膜浓缩装置，所述纳滤膜浓缩装置与反萃液出口相连。反萃液中的酸可以通过膜浓缩得到浓缩，确保可回用于生产，实现资源化利用。
作为本发明所述分离废水中酸和盐的系统的优选实施方式，还包括过滤装置，所述过滤装置的出水口与废水入口相连。通过过滤系统过滤掉废水中的固体颗粒，可以减小对后续装置的损坏。
作为本发明所述分离废水中酸和盐的系统的优选实施方式，所述萃余液出口与废水入口相连。经过一次萃取，萃余液中还有一定含量的酸，可以循环经过多次萃取，降低废水中的酸含量。
作为本发明所述分离废水中酸和盐的系统的优选实施方式，所述纳滤膜浓缩装置的淡水出口与装有反萃剂的容器相连。所述纳滤膜浓缩装置中产生的淡水经过加热至相应温度可以用作反萃剂。
作为本发明所述分离废水中酸和盐的系统的优选实施方式，所述萃取装置的个数至少为1个。萃取装置可以根据实际需要设置为多级萃取。
本发明的目的还在于提供一种分离废水中酸和盐的方法，包括以下步骤：
(1)、在废水中加入萃取剂进行萃取，得萃余液和负载有机相；
(2)、在负载有机相中加入反萃剂进行反萃取，得再生有机相和反萃液；
(3)、将反萃液经过浓缩处理，得到浓缩酸；
(4)、检测萃余液中酸浓度，当酸浓度达到标准时，排出；当酸浓度未达到标准时，继续进行步骤(1)～步骤(4)过程；
所述萃取剂为三异辛胺和仲辛醇的混合物，所述反萃剂为55～65℃温水。
步骤(4)中，萃余液中的酸浓度达到标准表示酸浓度降低至指定的浓度。
作为本发明所述分离废水中酸和盐的方法的优选实施方式，所述三异辛胺和仲辛醇的混合物中，所述三异辛胺和仲辛醇的体积比为2:3。
作为本发明所述分离废水中酸和盐的方法的优选实施方式，步骤(1)之前还包括对废水进行过滤的步骤。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种分离废水中酸和盐的系统。本发明系统针对难处理的酸性废水，通过萃取的方法，将废水中的酸从废水中分离出来，避免了直接排放造成的环境污染和资源浪费。本发明还提供了一种分离废水中酸和盐的方法，采用所述方法可以有效地实现废水中酸和盐的分离。
附图说明
图1为实施例1所述分离废水中酸和盐的系统的结构示意图；其中，1、过滤装置；2、萃取装置；3、纳滤膜浓缩装置；4、装有三异辛胺和仲辛醇的容器；5、装有55～65℃温水的容器。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述分离废水中酸和盐的系统的一种实施例，结构示意图如图1所示，所述分离废水中酸和盐的系统包括过滤装置1、萃取装置2和纳滤膜浓缩装置3，所述萃取装置2上设有废水入口、萃取剂入口、反萃剂入口、萃余液出口和反萃液出口，所述萃取剂入口与装有三异辛胺和仲辛醇的容器4相连，所述反萃剂入口与装有55～65℃温水的容器5相连，所述过滤装置1的出水口与萃取装置2的废水入口相连，所述纳滤膜浓缩装置3与反萃液出口相连，所述萃余液出口与萃取装置2的废水入口相连，所述纳滤膜浓缩装置3的淡水出口与装有55～65℃温水的容器5相连。
本实施例中，废水为含H2SO4和FeSO4的原水(wt％(H2SO4)＝22，wt％(FeSO4)＝4)，经过滤系统，去除固体颗粒物后，与混合萃取剂(wt％(三异辛胺)＝40，wt％(仲辛醇)＝60)一起，进入萃取系统进行萃取反应，原水与萃取剂的体积比为1:1，萃取时间为30min。萃取完成后，静置15min，直到完成分层为止，此时，废水中的部分酸液，进入上层负载有机相中，萃余液中的硫酸浓度由原水的22％下降到15％。
完成一次萃取后，放出下层的萃余液后，加入60℃的温水作为反萃剂，与负载有机相混合，进行反萃取，加入的温水的体积为原水的体积的3倍，反萃取时间为15min，目的是将萃取剂中的酸转移到水相中。完成后，静置10min，直到分层完全为止，得到再生有机相和反萃液。再生有机相可回用于下次的萃取，而反萃液中的硫酸浓度约为2％。
由于一次萃取中，仅有约1/3的酸被萃取出来，原水中还含有大量的酸，为了进一步回收酸，将萃余液继续送至萃取装置中进行第二次萃取和第二次反萃取，第二次萃取完成后，萃余液中的硫酸浓度为12％，依次进行5次萃取后，萃余液中的硫酸浓度为6％，经8次萃取后，萃余液中的硫酸浓度为3％。
反萃液中的酸浓度较低，回收价值较低，通过三级纳滤膜浓缩装置处理后，硫酸浓度可以达到65％，基本达到了生产回用的标准，每次浓缩后的产水，均可通过加热的方法，作为反萃剂使用。
实施例2
本发明所述分离废水中酸和盐的方法的一种实施例，所述方法包括以下步骤：
(1)、将废水进行过滤；
(2)、在过滤后的废水中加入萃取剂进行萃取，得萃余液和负载有机相；
(3)、在负载有机相中加入反萃剂进行反萃取，得再生有机相和反萃液；
(4)、将反萃液经过浓缩处理，得到浓缩酸；
(5)、检测萃余液中酸浓度，当酸浓度达到标准时，排出；当酸浓度未达到标准时，继续进行步骤(1)～步骤(5)过程；
所述萃取剂为三异辛胺和仲辛醇的混合物，三异辛胺和仲辛醇的体积比为2:3，所述反萃剂为55～65℃温水。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种分离废水中酸和盐的系统，其特征在于，包括萃取装置，所述萃取装置上设有废水入口、萃取剂入口、反萃剂入口、萃余液出口和反萃液出口，所述萃取剂入口与装有萃取剂容器相连，所述反萃剂入口与装有反萃剂的容器相连；所述萃取剂为三异辛胺和仲辛醇的混合物，所述反萃剂为55～65℃温水。
2.如权利要求1所述分离废水中酸和盐的系统，其特征在于，所述三异辛胺和仲辛醇的混合物中，所述三异辛胺和仲辛醇的体积比为2:3。
3.如权利要求1所述分离废水中酸和盐的系统，其特征在于，还包括纳滤膜浓缩装置，所述纳滤膜浓缩装置与反萃液出口相连。
4.如权利要求1所述分离废水中酸和盐的系统，其特征在于，还包括过滤装置，所述过滤装置的出水口与废水入口相连。
5.如权利要求1所述分离废水中酸和盐的系统，其特征在于，所述萃余液出口与废水入口相连。
6.如权利要求3所述分离废水中酸和盐的系统，其特征在于，所述纳滤膜浓缩装置的淡水出口与装有反萃剂的容器相连。
7.如权利要求1所述分离废水中酸和盐的系统，其特征在于，所述萃取装置的个数至少为1个。
8.一种分离废水中酸和盐的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、在废水中加入萃取剂进行萃取，得萃余液和负载有机相；
(2)、在负载有机相中加入反萃剂进行反萃取，得再生有机相和反萃液；
(3)、将反萃液经过浓缩处理，得到浓缩酸；
(4)、检测萃余液中酸浓度，当酸浓度达到标准时，排出；当酸浓度未达到标准时，继续进行步骤(1)～步骤(4)过程；
所述萃取剂为三异辛胺和仲辛醇的混合物，所述反萃剂为55～65℃温水。
9.如权利要求8所述分离废水中酸和盐的方法，其特征在于，所述三异辛胺和仲辛醇的混合物中，所述三异辛胺和仲辛醇的体积比为2:3。
10.如权利要求8所述分离废水中酸和盐的方法，其特征在于，步骤(1)之前还包括对废水进行过滤的步骤。
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