CN112062322A - 一种利用有机水溶液浓缩盐水并提取水的系统装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明利用萃取液直接与目标盐水接触，从盐水中提取水分，形成浓盐水以及可能的沉淀、和稀释的萃取液。大大降低淡水产水中的钙离子含量，这样的淡水可以进一步高效低成本反渗透脱盐成为真正的淡水。整个过程也不需要加入传统的软化剂来清除钙离子，节省了成本。同时，把一价盐和二价盐分开处理，也可能产生额外的盐产品收入。另外，所需换热器的能源则可采用低成本的来自生产中废热。而这些优势都可以降低废水脱盐的成本。本发明适用于工业含硫酸盐的废水的浓缩处理如印染厂的硫酸盐废水，也适用于含有一价盐和二价盐的混合废水，除了将二价盐浓缩外，也可以将部分一价盐在淡水产水流出，从而与二价盐分开，如电厂脱硫废水等等。

Description

一种利用有机水溶液浓缩盐水并提取水的系统装置及方法

技术领域

本发明涉及环保技术及水处理领域的水脱盐处理技术，尤其涉及一种利用有机水溶液从盐水中提取水并利用增加盐水的浓度以及同离子效应去除盐的方法，具体涉及一种利用有机水溶液浓缩盐水并提取水的系统装置及方法。

背景技术

在水处理过程中经常涉及到需要将水中的大量盐分去除掉如将盐水浓缩，以减少排放或者回收再利用的目的比如工业废水处理、海水淡化等。通常采用的办法有蒸发法，反渗透法，化学沉淀，以及电渗析。

蒸发法的原理主要在于将含盐溶液加热至沸点利用气泵，或者低温下利用真空，或者低温下利用低湿度的载气，将水逐步以水蒸气的形式带出。水蒸气再在另外一个容器内低温凝结成水。过程中损失的蒸发热可以在一定程度上通过热交换在冷凝过程中回收，减少过程中的耗能。一般的蒸发法包括多效蒸发，机械蒸发，闪蒸等。蒸发过程一般需要热源，或者耗电作为能源的补充。当以热作为热源时，相对耗能较高。当以电作为能源时，能耗有所降低，但能源的价格显著升高，相对成本也比较高。蒸发的优势在于对水里的盐度不太敏感，尤其比较容易的处理高盐度的水比如海水，而对于低盐量的水蒸发法则并不适宜。

反渗透是通过压力使水通过过滤膜，部分的盐因为过滤膜的选择性无法通过，而达到脱盐的目的。该方法要求压力一定要高于入水的渗透压。当水的含盐量增加，导致渗透压过高时，反渗透无法继续。反渗透无法处理高盐水且反渗透几乎除去了水中的所有离子成分。除此以外，过滤膜比较容易发生污堵，频繁更换过滤膜，和大量的防污堵前处理都导致反渗透的成本增加。反渗透在耗能上比蒸发方式要低的多。

沉淀法就是通过加入化学试剂将溶液里面的盐变成沉淀析出，或者置换成容易处理的盐。化学沉淀是否可行决定于水中盐的化学成分，非常具有局限性，而且可沉淀的盐和加药量成正比，去除的盐越多，加药量越高，加上过多的固体废物，导致成本无法负担。离子交换是通过离子交换树脂，把水中的盐置换成氢离子，氢氧根离子，或者其他容易处理的金属离子和酸根离子。离子交换只能处理比较低盐度的水，且在脱除重金属离子方面，离子交换树脂能够较好的表现。

电渗析的方法是通过两端加电压，使水中阴阳离子向相反方向移动，达到盐和水分离的效果。跟反渗透相似，该过程仅仅使用电作为能源，但在耗能上和出水质量上不如反渗透。因为使用离子交换膜，个别技术还需要离子交换树脂，所以该过程也有污堵现象。视水中的化学成分和转化率，电渗析跟反渗透一样需要前处理。一般跟反渗透类似，无法处理太高盐度。与反渗透不同的是该过程不需要压力。

在盐水浓缩过程中，盐的浓度逐渐增大，里面的某些成分会超过溶解度而沉淀出来，损害浓缩设备，降低浓缩效率。有时盐水中的沉淀成分是硫酸钙或者碳酸钙，一般是先采用化学软化的方式除钙再去浓缩，这个过程需要添加药剂。当水中的镁含量很高的时候，也会消耗药剂，导致软化的成本过高。离子交换是一种把多价离子交换为一价离子的软化过程，这个过程会去除钙，镁以及其他高价离子。当交换树脂饱和后，需要高浓度的一价离子水来再生，一来增加了处理成本，二来也会产生额外的高盐废水。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种可从含高价阴离子盐，比如硫酸盐的水体中提取水，使盐水高度浓缩并可能沉淀去除，同时利用同离子效应除去水体中的低溶解度阳离子，比如钙，达到软化水效果的系统装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明的一种利用有机水溶液从盐水中提取水的系统装置，包括淡盐水进水端和浓水出水端，还包括萃取分离器、相分离装置、稀萃取液-水分离装置以及分离水后处理装置，所述萃取分离器的前端连接淡盐水进水管、循环浓盐水进水管和浓萃取液进水管，后端通过稀萃取液出水管路连接相分离装置，所述相分离装置通过管路连接稀萃取液-水分离装置，所述稀萃取液-水分离装置通过管路连接分离水后处理装置；所述萃取分离器上连接有循环浓盐水出水管，循环浓盐水出水管与淡盐水进水管相连接；所述稀萃取液-水分离装置还连接有浓萃取液出水管路和分离水出水管路，所述浓萃取液出水管路连接到萃取分离器。

优选的，所述萃取分离器设有外排管路，包括浓盐水外排、沉淀外排等。

萃取分离器可以为离心萃取机，其是根据离心后重力的不同，使重相靠壁，轻相靠中心位置，从而分离，可实现连续或间隙运转；还有一种离心萃取，盐水(重组分)在靠近中心进入，萃取剂在靠近壁进入。两部分相向流入，在流入的过程中相接触发生萃取。浓盐水在壁流出，萃取剂在中心流出；萃取分离也可以类似精馏的塔板，多级萃取。

优选的，所述分离水后处理装置连接出水管和浓分离水出水管路；所述浓萃取液出水管路上连接浓萃取液换热装置，所述分离水出水管路连接分离水换热装置后再连接分离水后处理装置。

作为优选方案，还可以采用--所述分离水后处理装置连接出水管和浓分离水出水管路；所述浓萃取液出水管路上设有浓萃取液换热装置，所述分离水出水管路连接分离水后处理装置后再连接分离水换热装置。

优选的，所述稀萃取液出水管路上连接稀萃取液换热装置。

作为优选方案，还可以采用---所述稀萃取液出水管路分成两路，一路连接分离水换热装置，另一路连接浓萃取液换热装置，之后合并成一路再连接相分离装置。

优选的，所述淡盐水进水端和循环浓盐水出水管上设变温装置。所述淡盐水进水端可以增设变温装置，比如进水换热器，所述循环浓盐水出水管上可以增设变温装置，比如循环浓盐水换热器。这两种变温装置不局限于换热器，比如可以利用部分蒸发改变水的温度。

本发明还提供了一种采用上述所述系统装置进行利用有机水溶液从盐水中提取水的方法，其是将有机水溶液(萃取液)和盐水直接接触，从盐水中提取水，产生稀释的有机水溶液相和浓缩的盐水相。浓缩的盐水经过处理后成为浓盐水排水。稀释的有机溶液相经过升温，发生相分离，产生浓缩的有机溶液相和水相。水相经过降温和后处理成为产水，而浓缩的有机溶液相经过降温再次循环来提取进水盐水中的水；当有机水溶液和盐水直接接触时，盐水在被浓缩的同时，因为同离子效应，使得部分阳离子，比如在硫酸盐中的钙，被沉淀出来，从而在不需要加沉淀剂的情况下去除了水中的部分硬度。

本发明利用有机水溶液浓缩盐水并提取水的方法，具体的其是将淡盐水、循环浓盐水、浓萃取液送入萃取分离器中进行混合萃取分离，萃取分离得到的稀萃取液送入相分离装置进行相分离，然后送入稀萃取液-水分离装置得到浓萃取液和分离水，萃取分离得到的浓萃取液重新送入萃取分离器；所述分离水送入分离水后处理装置得到最终产水。

上述方法中，优选的方案可以是，所述淡盐水经过变温装置改变温度后或者不经过变温装置直接送入萃取分离器，所述循环浓盐水可以经过变温装置改变温度后或者不经过变温装置直接送入萃取分离器，所述浓萃取液经过浓萃取液换热装置改变温度后再送入萃取分离器，所述分离水经过分离水换热装置改变温度后再送入分离水后处理装置。

上述方法中，优选的方案还可以是，所述淡盐水可以经过变温装置改变温度后或者不经过变温装置直接送入萃取分离器，所述循环浓盐水可以经过变温装置改变温度后或者不经过变温装置直接送入萃取分离器，所述浓萃取液经过浓萃取液换热装置改变温度后再送入萃取分离器，所述分离水送入分离水后处理装置处理后再经过分离水换热装置改变温度得到最终产水。本发明中所述的变温装置可以是换热器(换热装置)、加热器、降温装置等可改变温度的装置。

上述方法中，优选的方案，可以是：所述稀萃取液经过稀萃取液换热装置改变温度后再送入相分离装置继续升温。

或者，也可以是，将所述稀萃取液分成两部分：一部分经过浓萃取液换热装置改变温度、另一部分经过分离水换热装置改变温度，再将该两部分混合送入相分离装置进行相分离，然后再送入稀萃取液-水分离装置。

本发明基于有机水溶液和盐水溶液的直接相互作用，其中有机水溶液的渗透压高于盐水溶液，为了达到渗透平衡，溶质和溶液会在相界面转移，渗透压高的相(有机萃取液)会吸收渗透压低的相(盐水)的水分，达到从低渗透压的溶液(盐水)中提取水的目的。也即根据热力学平衡，因有机溶质不容易溶于盐水，盐也不容易溶于有机水溶液里面，所以最后还会形成两相：一相是有机水溶液，溶解少量的盐。另一相是盐水，溶解少量的有机物。

本发明中，萃取剂的化学成分可以是醇类，酯类，酮类，醚类，砜类，酰胺，胺类，有机酸，糖和氨基酸结构中的一种或几种组成的化合物。分子量可以是50到100000，优选200-20000，更优选500-5000。萃取剂可以是上述的单一化合物、也可以是上述几种不同的化合物的混合物。本发明中萃取剂选择可溶于水的有机物即可，由于有机物本身具有大量疏水基，若再具有了亲水基则可用于本发明，也即本发明所述萃取剂选择具有两亲官能团的聚合物(两亲性聚合物)即可，其亲水链段通常为非离子的聚乙二醇、聚乙烯醚、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酞胺类等，还包括离子型的聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸盐等；疏水链段有聚环氧丙烷、聚多碳醇(比如丙二醇)，聚苯乙烯、聚硅氧烷、聚丁二烯、聚甲基丙烯等；具体的可以如聚乙二醇单月桂酸酯，聚乙二醇，聚丙二醇，聚(N-异丙基丙烯酰胺)等，以及此类的共聚物和混合物。化合物的端基和侧链可以根据实际需求进行修饰。萃取液通过调节亲水和疏水的成分与水溶液互溶，当温度升高到一定程度，一定浓度的萃取液水溶液会产生相分离，产生分离的两相。其中一相是浓缩的萃取液，另一相主要是水相，溶解少量的萃取液。

本发明中，萃取液和盐水的接触可以是简单的混合接触，对流接触，以及利用触媒接触。萃取液和盐水(包括淡盐水、浓盐水)混合液的萃取分离可以通过比重不同自然沉降分离，离心沉降分离，也可以通过触媒分离。可以利用离心和自然沉降把萃取液和盐水以及可能形成的沉淀分离出来。

本发明中，经萃取装置萃取浓缩过后的一部分浓缩的盐水作为循环浓盐水可以重新和进水混合然后与萃取液相接触，这样一方面可以增加接触中盐水的量，可以更好的和萃取液接触以及达到渗透平衡后从混合物中分离出来。另一方面，新的进水在和浓的萃取液相混合前可以提前沉淀出某些盐分，比如浓缩的盐水中大量的硫酸根可以沉淀出进水的钙，达到软化的效果。除了提取水，萃取液也可以选择性的提取其中一部分某一类盐，而将另一类盐主要留在盐水中，而达到分盐的目的。

本发明则可通过循环使用硫酸盐的方式来选择性沉淀钙离子，使处理过的水不会在下步浓缩中产生沉淀(本发明中，所述进水与循环硫酸盐水混合，成为混合水。如果进水的钙浓度很高，一部分的钙会因为沉淀平衡的缘故而沉淀下来，如果进水的钙浓度不是很高，则不会有硫酸钙的沉淀析出。混合水可以先一步去除沉淀，或者将沉淀一同带入下一步)。另外，当入水中含有一定量的多价离子，多价离子可以部分选择性的截留至硫酸盐浓盐水溶液中，而入水中的一价离子部分选择性随产水流出。

本发明中，所述的浓萃取液与下一步的混合水相接触，接触的方式可以是同向接触，或者是反向接触。接触过程中，混合水中的水和部分一价离子，少部分的二价离子会进入到浓萃取液中，将萃取液稀释，成为稀释的萃取液。而大部分的二价离子，比如硫酸根离子，会截留在混合水中。这时的混合水中硫酸根的浓度会进一步增加，成为浓盐水，进而产生硫酸钙的沉淀。

本发明中，所述浓盐水与稀释的萃取液可以依靠比重的不同而自然分离，或者离心分离。分离出的浓盐水会带有沉淀。一部分的浓盐水和沉淀可以直接排出体系来维持体系的平衡。排出的浓盐水一部分也可以处理一下，比如，将沉淀分离，添加一些新的盐水，重新注入体系中来维持体系的平衡。另一部分的浓盐水则成为上一步所述的循环硫酸盐水，与进水再次混合。

本发明中，稀释的萃取液可以通过加热形成相分离的方式分为浓的萃取液和分离水。稀释的萃取液分离出的分离水中少量杂质可以通过其他可行的方式，比如反渗透或者纳滤方式移除。产生的浓盐水在外排过程中，可以采用过滤膜，来截留萃取液，而使盐水通过外排。也可以通过再次加热的方式使溶解的萃取液分子与盐水分离。或者加热和过滤两种方式配合使用。

本发明中，萃取液和提取水的分离可以通过加热相分离的方式。

本发明中，可以通过热交换改变流体的温度，以回收流程中的热，降低热耗，或者提高提取水的效率。涉及到的各个换热过程，可以是外部热源/冷源提供的换热，可以是蒸发，冷凝，热泵和相变，也可以是流程中不同支流之间因为温度不同相互之间换热以降低流程的能耗。

本发明利用萃取液直接与目标盐水接触，从盐水中提取水分，形成浓盐水以及可能的沉淀、和稀释的萃取液。浓盐水和可能形成的沉淀可以完全或者部分外排。稀释的萃取液经过一个浓缩过程形成淡水和浓缩的萃取液。浓缩的萃取液返回与新的目标盐水接触完成一个流程。淡水经过进一步处理成为产品水。所述分离水可经过处理，比如通过纳滤膜，大部分萃取液和二价盐会被截留，产生一部分浓缩水。而大部分的一价盐不会被截留同水一起通过纳滤膜，成为体系最终的产水。

同时，本发明通过硫酸盐循环的方式，在不加入传统的软化沉淀剂的情况下，可以有效的沉淀水中的钙离子(软化水体)，而镁离子则不会沉淀而分开去除或者留用。该过程还可以将一价盐和二价盐分离成不同的水。对于含二价盐的水，也可以有效的浓缩到很高浓度。本发明可以选择性分离水中的一价离子和多价离子，比如镁离子。分离出来的多价离子和一价离子可以单独处理，多价离子如钙离子形成沉淀而外排，镁离子则大部分存在于循环浓缩盐水中，一价离子多存在于出水产水中，可得到高纯度的产品盐，从而增加水处理的附加价值。

本发明可将入水分成高浓度的二价盐浓水和一价盐淡水产水，使入水高效脱盐。淡水产水中的钙离子含量大大降低，这样的淡水可以进一步高效低成本反渗透脱盐成为真正的淡水。整个过程也不需要加入传统的软化剂来清除钙离子，节省了成本。同时，把一价盐和二价盐分开处理，也可能产生额外的盐产品收入。另外，所需换热器的能源则可采用低成本的来自生产中废热。而这些优势都可以降低废水脱盐的成本。

本发明适用于工业含硫酸盐的废水的浓缩处理如印染厂的硫酸盐废水，也适用于含有一价盐和二价盐的混合废水，除了将二价盐浓缩外，也可以将部分一价盐在淡水产水流出，从而与二价盐分开，如电厂脱硫废水等等。

附图说明

图1为本发明的一种系统结构示意图；

图2为本发明的另一种系统结构示意图；

图3为图1中省去稀萃取液换热装置的示意图；

图4为图2中省去稀萃取液换热装置的示意图；

图5为本发明的另一种系统结构示意图；

图6为实施例6的系统结构示意图；

图7为实施例7的系统结构示意图；

图示：1.淡盐水(进水)。2，淡盐水变温装置。3，淡盐水。4.循环浓盐水。5，浓萃取液。6，萃取分离器。7，循环浓盐水。8循环浓盐水变温装置。9稀萃取液。10，分离水换热装置。11稀萃取液换热装置。12浓萃取液换热装置。13稀萃取液。14，相分离装置。15稀萃取液-水分离装置。16，浓萃取液。17分离水，18，分离水。19分离水后处理装置。20，外排管路。21，后处理过的分离水(出水产水)。22，浓水(浓分离水)。23，沉淀处理装置。24，淡盐水。25，浓盐水补充

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

本发明实施例提供一种利用有机水溶液(萃取液)从盐水中提取水的方法，包括：

将萃取液与盐水流动接触，为了达到相平衡，溶质和溶剂水分别向盐水和萃取液转移，形成新的两相液体。由于水向萃取液方向大量转移，盐水的浓度升高，萃取液的浓度降低。

低浓度的萃取液通过一定方式和水分离，形成产品水和浓缩的萃取液。

高浓度的盐水一部分处理后外排，一部分也可以和低浓度的入水混合形成新的入水。

高浓度的盐水后处理可以是通过加热，使溶解的萃取剂分子与盐水再度分离。也可以使用选择性过滤膜，将萃取剂分子截留。或者加热和过滤同时使用。

如图1所示为上述方案的一种流程图。淡盐水1可以根据需要通过淡盐水变温装置2改变温度，形成淡盐水3，或者不经过淡盐水变温装置2直接成为淡盐水3。根据需要淡盐水3也可以进一步与循环浓盐水4(循环浓盐水7通过循环浓盐水变温装置8改变温度成为循环浓盐水4，或者直接成为循环浓盐水4)混合成为新的淡盐水，或者不需要任何改变成为新的淡盐水。新的淡盐水与浓萃取液5进行流动接触，可以是同向的混合接触，可以是反向的混合接触。接触方式可以是简单的流动混合，也可以通过固态的触媒增加接触的效率，或者经过超过一级的接触。在接触过程中，水和溶质会因为两相的化学势差异，水由盐水相向萃取液相转移形成浓的盐水相和稀的萃取液。

当两相同向接触后，这两相可以同时流入萃取分离器6，经过相分离过程成为完全分离的两相，其中产生的稀萃取液9流出萃取分离器6。产生的浓盐水可以全部成为外排浓盐水20直接或者处理后排放。某些情况下，除外排浓盐水外，另一部分浓盐水成为循环浓盐水7，循环浓盐水7也可以经过循环浓盐水变温装置8改变温度成为循环浓盐水4或者直接成为循环浓盐水4，按照上面所述，与淡盐水3混合改变浓度成为新的入水。相分离可以由两相经过与相分离触媒接触凝聚后，再通过重力自然沉降分离，也可以通过高速旋转装置(例如离心分离机)，离心分离，或者这几种方法的组合共同作用达到。

当淡盐水相和浓萃取液相两相反向混合接触时，提取水和相分离发生在萃取分离器6中。萃取分离器6的一端是浓萃取液5的流入和浓盐水7的流出，另一端是稀萃取液9的流出和稀(淡)盐水(3和4混合)的流入。相分离可以由两相经过与相分离触媒接触凝聚后，在通过重力自然沉降分离，也可以通过高速旋转装置(例如离心分离机)离心分离，或者这几种方法的组合共同作用达到。浓盐水相也可以单独再经过纯化分离过程，去掉少量的萃取剂的杂质。如上，浓盐水可以全部是外排浓盐水20，或者是外排浓盐水20和循环浓盐水7。萃取剂可在流动混合时加入到系统中，比如从萃取分离器6的前端。

稀萃取液9经过稀萃取液换热装置11成为稀萃取液13，或者直接成为稀萃取液13，而稀萃取液13可以通过相分离装置14进一步加热产生完全相分离的混合物，然后在稀萃取液-水分离装置15内形成分离水17和浓萃取液16。在稀萃取液13逐步变成分离水17和浓萃取液16的过程中，稀萃取液13可能是单一相也可能是部分相分离产生的水和浓萃取液的混合物，此时则可通过14进一步加热形成完全相分离，在触媒、重力、离心方式下在稀萃取液-水分离装置15(该装置可以是一个简单的或者充有触媒的容器，使得由稀萃取液相分离产生的浓萃取液和分离水混合液在内缓慢流动，最终因比重不同产生分离的两相各自流出；也可以是离心装置，使浓萃取液和分离水分别流出；触媒可以是类似精馏塔中常用的填料，其可增加萃取液液滴互相接触的机率和面积，以提高萃取率)内形成分离的两相---浓萃取液16和分离水17。其中，相分离装置14是能够通过升温产生最终相分离的装置，其能够提供更高的温度以实现进一步高温相分离，其可以就是加热器。在一定浓度下的萃取剂与水的溶液中，萃取剂水溶液因热交换和相分离过程中的温度升高而产生分离的两相，一相为高浓度的萃取液的萃取液相，另一相为低浓度萃取液的水相。在流程和回收热量的时候有损失，所以稀萃取液没有办法经过回收所有的热量，达到热分离时的温度。在回收热量后，稀萃取液比如达到了70℃，形成了一定的相分离，但不完全，这时候需要相分离装置14注入额外的热量，让萃取液达到分离的温度，比如90℃。经过相分离装置14达到了完全的相分离，但是混合的两相，这时候还需要进入稀萃取液-水分离装置15成为分离的两个流体---浓萃取液和分离水，稀萃取液-水分离装置15可以是依靠重力分层的装置或是离心装置以实现两相的分离。浓萃取液16经过浓萃取液换热装置12成为浓萃取液5重新进入流程。

分离水17经过分离水换热装置10成为分离水18。分离水18经过分离水处理装置19成为后处理过的分离水21和分离水处理产生的浓水22。浓水22可以根据情况并入淡盐水1、淡盐水3、循环浓盐水4、浓萃取液5、循环浓盐水7、稀萃取液9、稀萃取液13、浓萃取液16、稀萃取液-水分离装置15、分离水17以循环再处理。浓水22也可以一部分重循环并入分离水18。后处理过的分离水21、浓水22也可以经过换热改变温度。

实施例2

图2与图1的区别在于分离水17先经过分离水后处理装置19处理，产生后处理过的分离水21和浓水22。分离水21再经过分离水换热装置10产生分离水18。浓水22可以根据情况并入淡盐水1、淡盐水3、循环浓盐水4、浓萃取液5、循环浓盐水7、稀萃取液9、稀萃取液13、浓萃取液16、稀萃取液-水分离装置15、分离水17以循环再处理。

实施例3

图3与图1的区别之一在于将图1的分离水换热装置10和稀萃取液换热装置11合并为图3的分离水换热装置10，这样，部分的稀萃取液9则可与分离水17换热来回收热量。另一个区别在于，图1的稀萃取液换热装置11和浓萃取液换热装置12合并为图3的浓萃取液换热装置12，另一部分的稀萃取液9则可与浓萃取液16换热来回收热量。如此，则可省去图1中单独增设的稀萃取液换热装置11，又有效利用了分离水和浓萃取液降温所获得的热量。

实施例4

图4与图2的区别之一在于将图2的分离水换热装置10和稀萃取液换热装置11合并为图4的分离水换热装置10，这样，部分的稀萃取液9则可与后处理过的分离水21换热来回收热量。另一个区别在于，图2的稀萃取液换热装置11和浓萃取液换热装置12合并为图4的浓萃取液换热装置12，另一部分的稀萃取液9则可与浓萃取液16换热来回收热量。如此，则可省去图2中单独增设的稀萃取液换热装置11，又有效利用了分离水和浓萃取液降温所获得的热量。

上面提到的各个换热过程，可以根据具体需要实施或者去除。换热可以是外部热源/冷源提供的换热，可以是蒸发，冷凝，热泵和相变，也可以是流程中不同支流之间因为温度不同相互之间换热以降低流程的能耗(图3和图4)。

实施例5

如图5，印染厂经过MBR和多级纳滤除去有机物和一价盐得到的废水为主要含硫酸钠的淡盐水，萃取剂为P60(分子量约为600的聚乙二醇单月桂酸酯)。所述％为质量浓度wt％。

淡盐水1(盐浓度约5％)作为进水不改变温度(常温)与萃取分离器6中流出的不改变温度的循环浓盐水7(盐浓度约20.5％)、以及从分离水后处理装置19流出的后处理过的浓水22(盐浓度约1％、萃取剂浓度约5％)混合。混合后的盐水与含萃取剂浓度约91％、低温浓萃取液5进一步流动混合，产生的混合液进入萃取分离器6的一端，在6中缓慢流动(可设置触媒提高萃取率)，在流到萃取分离器6的另一端的时候产生分离的两相--稀萃取液和浓盐水。其中，一部分浓盐水处理后作为外排浓盐水20排出；另一部分作为循环浓盐水7与进水1重新混合。

含萃取剂浓度75％、盐浓度0.02％的稀萃取液经由换热器11升高温度至约70℃并经相分离装置14进一步升高温度至约95℃后进入稀萃取液-水分离装置15，产生分离的两相---浓萃取液和分离水。其中，含萃取剂浓度91％的浓萃取液经过换热器12降温到正常温度(30-40℃)后再与前述混合后的盐水再次混合流入萃取分离器6中即完成一次循环。

分离水经过换热器10降温到正常温度(30-40℃)，通过分离水处理装置19(比如纳滤装置或者离子交换树脂进行进一步处理)，产生后处理过的分离水21(含有痕量的盐和萃取剂)即为产品水，可外排使用，以及分离水后处理产生的浓水22(5％萃取剂，1％盐)。浓水22则可经过与1混合重新回到系统进行循环。

本发明实施例的上述方案，可以通过接触的方式将水从盐水中直接提取出来。因为萃取液和盐溶液都是液相，在盐浓缩的过程中如果产生沉淀，对流程的影响不大。相比之下，反渗透需要大量的前处理以避免沉淀。通过选定特殊的萃取剂，可以高度浓缩盐，也可以选择性浓缩盐。另外，萃取液和水的分离可以使用低成本热源而进一步降低工作成本。

实施例6

如图6所示，含有多价离子的进水即淡盐水1经过淡盐水变温装置2降低温度(降温在10-40℃)成为淡盐水3。淡盐水3和循环浓盐水4(主要是浓硫酸盐溶液，如硫酸钠溶液、硫酸钾溶液、硫酸镁溶液等各种可溶性盐)混合，因为循环浓盐水4中硫酸根的浓度很高，可以影响到硫酸钙的平衡，进水的钙可以一部分以硫酸钙的方式沉淀出来。这时候的混合水经过沉淀处理装置23(沉淀处理装置23可以是沉淀池，或者是过滤器)处理，与浓萃取液5(萃取剂为P60)同时进入萃取分离装置6。在萃取分离装置6内，浓萃取液可以萃取盐水中的水分形成稀萃取液9流出萃取分离装置，盐水则因为失去水分而进一步得到浓缩。在盐水进一步浓缩的过程中，可能再次产生硫酸钙沉淀。一部分浓盐水7重新进入循环，经过浓盐水变温装置8改变温度或者直接成为浓盐水4。一部分浓缩的盐水和可能的沉淀一起外排。25可以是补充的浓硫酸盐水，也可以是一部分处理过的来自外排管路20的浓盐水，以重新注入萃取分离装置6内来维持体系的平衡。稀萃取液9经过稀萃取液换热装置11以及相分离装置14也即加热器继续加热达到95℃进入萃取液-水分离装置15。在萃取液-水分离装置15中分离为浓萃取液和分离水。浓萃取液16经过浓萃取液换热器12成为高浓萃取液5进入萃取循环。分离水17则通过分离水换热器10成为分离水18。分离水18可以进入分离水后处理装置19，得到更纯净的水即出水产水21。分离水后处理装置19可以是纳滤装置，截留大部分的二价盐和萃取液残余，得到浓分离水22。浓分离水22可以换热，也可以不换热，并根据情况并入浓盐水补充25、淡盐水(进水)1、淡盐水3、浓盐水4、浓盐水7、淡盐水24、浓萃取液5、稀萃取液9、萃取液-水分离装置15、浓萃取液16以循环。

实施例7

如图7，含有5％MgSO4，1％NaCl和饱和CaSO4(0.12％)的热电厂除硫废水为淡盐水1。淡盐水1在不改变温度的情况下与浓分离水22、萃取分离装置6中的循环浓盐水4混合成新的盐水。新的盐水再与冷却过的含萃取剂浓度为91％的浓萃取液5(萃取剂为P60)在萃取分离装置6中混合，分离为含萃取剂浓度77％的稀萃取液以及含19％MgSO4、1.2％NaCl、饱和CaSO4(0.08％)的浓盐水。在产生浓盐水的过程中，CaSO4的饱和浓度降低，部分CaSO4沉淀出来，可以去除。产生的部分浓盐水可排出萃取分离装置，大部分浓盐水作为循环浓盐水4与进水混合完成一次循环，以维持体系浓盐水的平衡用量。

在萃取过程中，含有5％MgSO4、1％NaCl的进水被浓缩成19％MgSO4、1.2％NaCl的浓水。一方面，盐水被高度浓缩，另一方面，多价盐对一价盐的比例也显著升高，浓缩的盐水中，主要的成分为多价盐MgSO4。同时进水中大量的CaSO4也因为硫酸根浓度的增加被大量沉淀出来，水体得到软化。

稀萃取液9分为两部分分别进入浓萃取液换热装置12和分离水换热装置10来回收相分离的热量。这两部分在流出浓萃取液换热装置12和分离水换热装置10后再汇总到一处成为稀萃取液13，经过相分离装置14也即加热器继续加热达到95℃进入萃取液-水分离装置15。在萃取液-水分离装置15中，被分离的浓萃取液16经过浓萃取液换热装置12降温后，成为含萃取剂浓度91％的浓萃取液，其可和淡盐水进行混合完成一次循环。

萃取液-水分离装置15中流出的分离水17经过稀萃取液换热装置10降温后，成为含萃取剂浓度0.5％、含盐浓度1％的分离水18。分离水18经过分离水后处理装置19(比如纳滤膜)产生含有痕量萃取剂、含1％NaCl的出水产水21以及浓分离水22。浓分离水22并入进水完成一次循环。由于稀释的萃取液溶解的硫酸镁非常少，所以分离水17中的硫酸镁也很低，再由于分离水后处理装置19的纳滤膜对硫酸镁的高效阻隔，而对氯化钠的低效阻隔，使得最后的出水含NaCl的浓度与进水1相似。因此，流程有效的把硫酸镁截留在浓盐水出水中，而使氯化钠通过流程到了最后的出水产水21中。

本发明可用于电厂废水中钙离子的处理，以防止硫酸钙沉积造成的管路污堵。现在电厂对于含钙离子废水的处理，仍是采用传统的直接蒸发浓缩，而钙离子已形成沉淀若处理中管路污堵则会造成极其严重的安全事故，所以可通过本发明先去除钙离子，而不宜采用传统的直接蒸发浓缩方式来处理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种利用有机水溶液浓缩盐水并提取水的系统装置，包括淡盐水进水端和浓水出水端，其特征在于，还包括萃取分离器(6)、相分离装置(14)、稀萃取液-水分离装置(15)以及分离水后处理装置(19)，所述萃取分离器(6)的前端连接淡盐水进水管、循环浓盐水进水管和浓萃取液进水管，后端通过稀萃取液出水管路连接相分离装置(14)，所述相分离装置(14)通过管路连接稀萃取液-水分离装置(15)，所述稀萃取液-水分离装置(15)通过管路连接分离水后处理装置(19)；所述萃取分离器(6)上连接有循环浓盐水出水管，循环浓盐水出水管与淡盐水进水管相连接；所述稀萃取液-水分离装置(15)还连接有浓萃取液出水管路和分离水出水管路，所述浓萃取液出水管路连接到萃取分离器(6)。

2.如权利要求1所述的一种利用有机水溶液浓缩盐水并提取水的系统装置，其特征在于，在所述淡盐水进水管上设有沉淀处理装置(23)。

3.如权利要求1所述的一种利用有机水溶液浓缩盐水并提取水的系统装置，其特征在于，所述分离水后处理装置(19)连接出水管和浓分离水出水管路；所述浓萃取液出水管路上连接浓萃取液换热装置(12)，所述分离水出水管路连接分离水换热装置(10)后再连接分离水后处理装置(19)。

4.如权利要求1所述的一种利用有机水溶液浓缩盐水并提取水的系统装置，其特征在于，所述分离水后处理装置(19)连接出水管和浓分离水出水管路；所述浓萃取液出水管路上连接浓萃取液换热装置(12)，所述分离水出水管路连接分离水后处理装置(19)后再连接分离水换热装置(10)。

5.如权利要求3或4所述的一种利用有机水溶液浓缩盐水并提取水的系统装置，其特征在于，所述稀萃取液出水管路上连接稀萃取液换热装置(11)。

6.如权利要求3或4所述的一种利用有机水溶液浓缩盐水并提取水的系统装置，其特征在于，所述稀萃取液出水管路分成两路，一路连接分离水换热装置(10)，另一路连接浓萃取液换热装置(12)，之后合并成一路再连接相分离装置(14)。

7.一种利用有机水溶液浓缩盐水并提取水的方法，其是将有机水溶液(萃取液)和盐水直接接触，从盐水中提取水，产生稀释的有机水溶液相和浓缩的盐水相；浓缩的盐水经过处理后成为浓盐水排水；稀释的有机溶液相经过升温，发生相分离，产生浓缩的有机溶液相和水相；水相经过降温和后处理成为产水，而浓缩的有机溶液相经过降温再次循环来提取进水盐水中的水。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当有机水溶液和盐水直接接触时，盐水在被浓缩的同时，因为同离子效应，使得部分阳离子，比如在硫酸盐中的钙，被沉淀出来，从而在不需要加沉淀剂的情况下去除了水中的部分硬度。

9.一种采用权利要求1所述系统装置从盐水中提取水的方法，其特征在于，将淡盐水、循环浓盐水、浓萃取液送入萃取分离器(6)中进行混合萃取分离，萃取分离得到的稀萃取液换热升温后送入相分离装置(14)继续升温进行相分离，然后送入稀萃取液-水分离装置(15)得到浓萃取液和分离水，萃取分离得到的浓萃取液重新送入萃取分离器(6)以提取水；所述分离水送入分离水后处理装置(19)得到最终产水。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述淡盐水经过变温装置改变温度后或者不经过变温装置直接送入萃取分离器(6)，所述循环浓盐水经过变温装置改变温度后或者不经过变温装置直接送入萃取分离器(6)，所述浓萃取液经过浓萃取液换热装置改变温度后再送入萃取分离器(6)，所述分离水经过分离水换热装置(10)改变温度后再送入分离水后处理装置(19)。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述淡盐水经过变温装置改变温度后或者不经过变温装置直接送入萃取分离器(6)，所述循环浓盐水经过变温装置改变温度后或者不经过变温装置直接送入萃取分离器(6)，所述浓萃取液经过浓萃取液换热装置改变温度后再送入萃取分离器(6)，所述分离水送入分离水后处理装置(19)处理后再经过分离水换热装置(10)改变温度得到最终产水。

12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述稀萃取液经过稀萃取液换热装置(11)改变温度后再送入相分离装置(14)继续升温。

13.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，将所述稀萃取液分成两部分：一部分经过浓萃取液换热装置(12)改变温度、另一部分经过分离水换热装置(10)改变温度，再将该两部分混合送入相分离装置(14)进行相分离，然后再送入稀萃取液-水分离装置(15)。

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