CN113104923B - 一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法 - Google Patents
一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113104923B CN113104923B CN202110323210.4A CN202110323210A CN113104923B CN 113104923 B CN113104923 B CN 113104923B CN 202110323210 A CN202110323210 A CN 202110323210A CN 113104923 B CN113104923 B CN 113104923B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solid
- liquid
- hydrate
- nucleation
- wastewater
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000011033 desalting Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000008859 change Effects 0.000 title description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 73
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 46
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 claims abstract description 40
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000411 inducer Substances 0.000 claims abstract description 22
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 20
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 6
- RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N pentamethylene Natural products C1CCCC1 RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 69
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 52
- DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N heptamethylene Natural products C1CCCCCC1 DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 27
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 26
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 19
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims description 18
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 13
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 10
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000010908 decantation Methods 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 2
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 claims description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims 3
- 125000001511 cyclopentyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C1([H])[H] 0.000 claims 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 abstract description 39
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 35
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 abstract description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 13
- 238000011282 treatment Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 24
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 16
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 7
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/22—Treatment of water, waste water, or sewage by freezing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法，属于水处理和环保领域。该方法将高盐废水、水合物客体分子及成核诱导剂按比例混合得到相变混合液，经晶体成核、生长形成固体，通过将形成的固体和剩余盐溶液进行固液分离，分解所得固体获得淡化水，并实现水合物客体与成核诱导剂的回收和循环使用，同时剩余的浓缩盐溶液可以作为提取高附加值盐的原料。所述方法对高盐废水的脱盐效率为62‑78％。该方法适用于各类高盐废水的水处理行业，步骤简单，能耗低，耗时短。在反应过程中，引入了高度可控、易分离的成核诱导剂。本发明具有操作简单、设备简易、快速高效脱盐、能耗低、资源化等优点。
Description
技术领域
本发明属于水处理及环保领域，涉及一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法。
背景介绍
目前全球淡水资源急速枯竭，海水淡化被认为是解决这一问题的可行办法，但海水淡化产生淡水的同时也带来了大量的卤水，2019年联合国大学水资源、环境与健康研究所的报告指出，全球的海水淡化厂每天会产出1.42亿立方米的卤水，并且大约80％脱盐后产生的卤水是在距离海岸10公里的范围内，直接排进海洋或者地表水、下水道和水井中，这些卤水除盐度高外，还可能含有危险的预处理化学品、有机物和重金属，因此会造成海洋生态系统富营养化、pH波动及重金属增加等，带来一系列的环境问题。此外工业每年会产生数十亿加仑的含高浓度盐和有机废物的废水。例如，在石油、天然气的生产，运输和再加工过程中会产生大量高盐含油废水。这些含油废水包括矿物离子、分散油、烷烃、芳香族化合物和油脂的溶解烃、重金属、放射性核素、以及防止操作问题的处理化学品，具有高COD、成分复杂、难降解等特点。同时冶炼行业产生的废水中通常含有盐分、有机物和氨氮等多种污染物，对环境存在较大的危害。高氨氮废水的处理分为预处理和后处理，预处理例如吹脱法、离子交换法、化学沉淀法等，可以将高氨氮废水的浓度降至500mg/L以下，但易造成氨氮二次污染，且再生液难处理，成本高。后处理包括折点加氯法、生物法等，去除效率高的同时也会造成氨氮二次污染，且高盐度会对去除效率有较大的影响。
常规处理这些卤水的方法通常包括事先净化和脱盐过程。净化涉及物理和化学过程，例如吸附，过滤，凝结，絮凝和化学氧化等，以去除悬浮的固体颗粒，重金属和石油有机物，并且通常需要一系列不同的处理方法才能获得更高的纯度以达到去除各种污染物的效率，方法复杂，效率低。经过这些处理后，生产的水可以通过已经商业化且完善的热蒸馏或反渗透技术进行脱盐。热蒸馏是最古老的的方法，但其需要密集地为给水和汽化提供热源，能耗较高；RO用半透膜根据压力不同来进行脱盐，但其技术障碍为膜的寿命、预处理要求、杂质和操作压力的限制。因此，寻找一种快速高效、环保、经济的高盐废水脱盐技术是未来解决脱盐工程中环境污染及能耗等问题的关键。
水合物的化学结构只包括水和客体分子，其结晶特性使其他盐类及杂质排除在水合物体以外。因此通过液固相变生成水合物固体进行结晶脱盐的最大优点在于对盐水的浓度没有实际限制，它可以处理高浓度甚至超高浓度的盐水，并且可以产生淡水及浓缩盐溶液。李诺等在“降低废水中COD的方法以及废水的处理方法”(CN111392933A)中使用结晶水合物对高盐废水进行处理，但在其方法中只是对有机物进行了去除，并没有使废水盐度降低。李峰在“一种基于石墨强化的水合物法海水淡化方法”(CN108439505A)中使用微米级的石墨促进水合物的生成，比表面积小，成核位点分布较少，因此成核能力较差。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷提供一种步骤简单、能耗低、利用成核诱导剂结合液固相变法进行高盐废水处理的方法，可同时进行高盐废水脱盐、淡水及浓缩盐溶液回收。
本发明的原理基于水合物固体的结晶特性，水合物形成笼状物时排除盐类及其他杂质，通过一系列分离操作进行盐的脱除，可产生淡水及浓缩盐溶液，同时利用石墨和炭黑实现脱盐过程中水合物的快速生成，且这些成核诱导剂易与水分离，可对反应后的成核诱导剂进行回收利用，剩余的浓缩盐溶液可以作为提取高附加值盐的原料，具有良好的经济性。
本发明的技术方案：将高盐废水、水合物客体分子及成核诱导剂按比例混合得到相变混合液，经晶体成核、生长形成固体，通过将形成的固体和剩余盐溶液进行固液分离，分解所得固体获得淡化水，并实现水合物客体与成核诱导剂的回收和循环使用，同时剩余的浓缩盐溶液可以作为提取高附加值盐的原料。所述方法对高盐废水的脱盐效率为50-72％。
一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法，包括以下步骤：
S1、制备相变混合液；
向高盐废水中加入水合物客体分子和成核诱导剂，高盐废水与水合物客体分子的体积比例为2～6：1，成核诱导剂的添加比例为每6升高盐废水中添加1～20克成核诱导剂；所述高盐废水为含氯化钠、氯化镁、氯化钾、氯化钙废水的一种或几种；上述盐溶液的浓度为10wt％～20wt％；
S2、晶体成核及生长；
将步骤S1中得到的相变混合液放到低温环境中，同时加入搅拌促进液态到固态的转变及固体的结晶生长；所述低温环境为水合物生成的温度、压力条件；
S3、固液分离；
通过分离操作将步骤S2得到的固体进行固液分离，得到纯净的水合物固体和浓缩的盐溶液；
S4、固体分解；
将步骤S3中得到的水合物固体进行自然分解，得到淡水，并实现水合物客体分子与成核诱导剂的回收和循环使用。
进一步地，上述的水合物客体分子为与水不互溶的有机客体分子，为环戊烷、环己烷中的一种；
进一步地，上述的成核诱导剂为石墨、炭黑中的一种或两种。
所述石墨或炭黑的粒径为40-50nm。
步骤S2中，低温设置在-6℃～-10℃，搅拌的转速设置在300～800rpm。
分离操作采用真空抽滤、离心分离中的一种或两者结合。
所述步骤S3中，用离心器对水合物固体进行离心处理，其温度控制在-8～-15℃，离心转速为3000～10000rpm，离心时间为3～10分钟；
所述步骤S3中剩余的浓缩盐溶液可以作为提取高附加值盐的原料。
步骤S4中，通过倾析回收水合物客体分子，通过蒸发回收成核诱导剂。
本发明的有益效果在于：本发明通过将高盐废水、水合物客体分子及成核诱导剂按比例混合得到液固相变混合液，同时通过搅拌增强了晶体成核生长过程中的传热传质，实现了快速高效地生成水合物，固液分离得到固体和浓缩盐溶液，将固体分解得到淡水，水合物客体分子和成核诱导剂可以进行回收利用，剩余的浓缩盐溶液可以作为提取高附加值盐的原料。该方法可以有效地达到高盐废水脱盐、淡水和浓缩盐溶液产生的目的。该方法适用于海水淡化等工业生产的卤水及石油、天然气开采过程中的成分复杂的高盐废水等，步骤简单，能耗低，耗时短。在反应过程中，引入了高度可控、廉价、易分离的成核诱导剂；反应产物淡水、浓缩的盐溶液、回收的水合物客体分子及成核诱导剂均可以得到有效利用，节约了成本，实现了资源化利用。本发明实现了利用高度可控及廉价的成核诱导剂促进了水合物的生成，实现了高盐废水的快速高效脱盐，同时成核诱导剂及脱盐产物淡水、浓缩盐溶液均可以回收利用，具有操作简单、设备简易、快速高效、低能耗、资源化等优点。且所述方法对高盐废水的脱盐效率为50-72％。
附图说明
图1是以下实施例和对比例的脱盐效率数据图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行说明，但不局限于下述实例。
本发明实例中水合物客体分子均优选与水不互溶的有机客体分子，并选择其中具有代表性的环戊烷作为水合物客体分子，成核诱导剂优选石墨、炭黑对本发明进行说明。
实施例1：
一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法，包括以下步骤：
S1、相变混合液获得
在60mL质量分数为10wt％NaCl溶液中加入环戊烷制成高盐度NaCl溶液与环戊烷的混合液，并使该混合液中NaCl溶液和环戊烷的比例为3:1；向混合液中加入0.2g粒径为47纳米的炭黑颗粒，得到液固相变混合液。
S2、晶体成核及生长
将上述相变混合液放入有磁力搅拌器的低温水浴中，使混合液在搅拌状态下进行反应，固体结晶生长。磁力搅拌器的转速为600rpm，水浴温度为-6℃。
S3、固液分离
将步骤S2得到的固体抽滤分离后，在-13℃下以4000rpm的转速离心处理3min以分离固体夹带的高盐水，得到分离后纯净的固体及浓缩的盐溶液。
S4、固体分解
将步骤S3得到的固液分离后纯净的固体在常温常压下进行自然分解，分解后得到淡水，回收环戊烷及炭黑颗粒以重复使用，同时步骤S3得到的浓缩盐溶液可以作为具有高附加值盐的原料回收利用。
经分析检测和计算发现脱盐效率为52％。
实施例2：
一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法，包括以下步骤：
S1、相变混合液获得
在60mL质量分数为10wt％NaCl溶液中加入环戊烷制成高盐度NaCl溶液与环戊烷的混合液，并使该混合液中NaCl溶液和环戊烷的比例为3:1；向混合液中加入0.5g粒径为47纳米的炭黑颗粒，得到液固相变混合液。
S2、晶体成核及生长
将步骤S1得到的液固相变混合液放入有磁力搅拌器的低温水浴中，使混合液在搅拌状态下进行反应，固体结晶生长。磁力搅拌器的转速为600rpm，水浴温度为-8℃。
S3、固液分离
将步骤S2得到的水合物固体抽滤分离后，在-13℃下以4000rpm的转速离心处理3min以分离固体夹带的高盐水，得到固液分离后纯净的固体和浓缩的盐溶液。
S4、固体分解
将步骤S3得到的固液分离后纯净的固体在常温常压下进行自然分解，分解后得到淡水，回收环戊烷及炭黑颗粒以重复使用，同时步骤S3得到的浓缩盐溶液可以作为具有高附加值盐的原料回收利用。
经分析检测和计算发现脱盐效率为61％。
实施例3：
一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法，包括以下步骤：
S1、相变混合液获得
在60mL质量分数为10wt％NaCl溶液中加入环戊烷制成高盐度NaCl溶液与环戊烷的混合液，并使该混合液中NaCl溶液和环戊烷的比例为3:1；向混合液中加入0.1g粒径为47纳米的石墨颗粒，得到液固相变混合液。
S2、晶体成核及生长
将步骤S1得到的相变混合液放入有磁力搅拌器的低温水浴中，使混合液在搅拌状态下进行反应，固体结晶生长。磁力搅拌器的转速为600rpm，水浴温度为-8℃。
S3、固液分离
将步骤S2得到的固体抽滤分离后，在-13℃下以4000rpm的转速离心处理3min以分离固体夹带的高盐水，得到固液分离后纯净的固体及浓缩的盐溶液。
S4、固体分解
将步骤S3得到的固液分离后纯净的固体在常温常压下进行自然分解，分解后得到淡水，回收环戊烷及石墨颗粒以重复使用，同时步骤S3得到的浓缩盐溶液可以作为具有高附加值盐的原料回收利用。
经分析检测和计算发现脱盐效率为62％。
实施例4：
一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法，包括以下步骤：
S1、相变混合液获得
在60mL质量分数为13wt％NaCl溶液中加入环戊烷制成高盐度NaCl溶液与环戊烷的混合液，并使该混合液中NaCl溶液和环戊烷的比例为3:1；向混合液中加入0.5g粒径为47纳米的石墨颗粒，得到液固相变混合液。
S2、晶体成核及生长
将上述相变混合液放入有磁力搅拌器的低温水浴中，使混合液在搅拌状态下进行反应，固体结晶生长。磁力搅拌器的转速为600rpm，水浴温度为-8℃。
S3、固液分离
将步骤S2得到的固体抽滤分离后，在-13℃下以4000rpm的转速离心处理3min以分离固体夹带的高盐水，得到分离后纯净的固体及浓缩的盐溶液。
S4、固体分解
将步骤S3得到的固液分离后纯净的固体在常温常压下进行自然分解，分解后得到淡水，回收环戊烷及石墨颗粒以重复使用，同时步骤S3得到的浓缩盐溶液可以作为具有高附加值盐的原料回收利用。
经分析检测和计算发现脱盐效率为72％。
对比例1：
一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法，包括以下步骤：
S1、相变混合液获得
在60mL质量分数为10wt％NaCl溶液中加入环戊烷制成高盐度NaCl溶液与环戊烷的混合液，并使该混合液中NaCl溶液和环戊烷的比例为3:1；向混合液中加入0.2g粒径为1微米的石墨颗粒，得到液固相变混合液。
S2、晶体成核及生长
将上述相变混合液放入有磁力搅拌器的低温水浴中，使混合液在搅拌状态下进行反应，固体结晶生长。磁力搅拌器的转速为600rpm，水浴温度为-6℃。
S3、固液分离
将步骤S2得到的固体抽滤分离后，在-13℃下以4000rpm的转速离心处理3min以分离固体夹带的高盐水，得到分离后纯净的固体及浓缩的盐溶液。
S4、固体分解
将步骤S3得到的固液分离后纯净的固体在常温常压下进行自然分解，分解后得到淡水，回收环戊烷及石墨颗粒以重复使用，同时步骤S3得到的浓缩盐溶液可以作为具有高附加值盐的原料回收利用。
经分析检测和计算发现脱盐效率为38％。
对比例2：
一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法，包括以下步骤：
S1、相变混合液获得
在60mL质量分数为10wt％NaCl溶液中加入环戊烷制成高盐度NaCl溶液与环戊烷的混合液，并使该混合液中NaCl溶液和环戊烷的比例为3:1；向混合液中加入0.5g粒径为1微米的石墨颗粒，得到液固相变混合液。
S2、晶体成核及生长
将步骤S1得到的液固相变混合液放入有磁力搅拌器的低温水浴中，使混合液在搅拌状态下进行反应，固体结晶生长。磁力搅拌器的转速为600rpm，水浴温度为-8℃。
S3、固液分离
将步骤S2得到的水合物固体抽滤分离后，在-13℃下以4000rpm的转速离心处理3min以分离固体夹带的高盐水，得到固液分离后纯净的固体和浓缩的盐溶液。
S4、固体分解
将步骤S3得到的固液分离后纯净的固体在常温常压下进行自然分解，分解后得到淡水，回收环戊烷及石墨颗粒以重复使用，同时步骤S3得到的浓缩盐溶液可以作为具有高附加值盐的原料回收利用。
经分析检测和计算发现脱盐效率为30％。
对比例3：
一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法，包括以下步骤：
S1、相变混合液获得
在60mL质量分数为10wt％NaCl溶液中加入环戊烷制成高盐度NaCl溶液与环戊烷的混合液，并使该混合液中NaCl溶液和环戊烷的比例为3:1；向混合液中加入0.1g粒径为1微米的石墨颗粒，得到液固相变混合液。
S2、晶体成核及生长
将步骤S1得到的相变混合液放入有磁力搅拌器的低温水浴中，使混合液在搅拌状态下进行反应，固体结晶生长。磁力搅拌器的转速为600rpm，水浴温度为-8℃。
S3、固液分离
将步骤S2得到的固体抽滤分离后，在-13℃下以4000rpm的转速离心处理3min以分离固体夹带的高盐水，得到固液分离后纯净的固体及浓缩的盐溶液。
S4、固体分解
将步骤S3得到的固液分离后纯净的固体在常温常压下进行自然分解，分解后得到淡水，回收环戊烷及石墨颗粒以重复使用，同时步骤S3得到的浓缩盐溶液可以作为具有高附加值盐的原料回收利用。
经分析检测和计算发现脱盐效率为35％。
对比例4：
一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法，包括以下步骤：
S1、相变混合液获得
在60mL质量分数为13wt％NaCl溶液中加入环戊烷制成高盐度NaCl溶液与环戊烷的混合液，并使该混合液中NaCl溶液和环戊烷的比例为3:1；向混合液中加入0.5g粒径为1微米的石墨颗粒，得到液固相变混合液。
S2、晶体成核及生长
将上述相变混合液放入有磁力搅拌器的低温水浴中，使混合液在搅拌状态下进行反应，固体结晶生长。磁力搅拌器的转速为600rpm，水浴温度为-8℃。
S3、固液分离
将步骤S2得到的固体抽滤分离后，在-13℃下以4000rpm的转速离心处理3min以分离固体夹带的高盐水，得到分离后纯净的固体及浓缩的盐溶液。
S4、固体分解
将步骤S3得到的固液分离后纯净的固体在常温常压下进行自然分解，分解后得到淡水，回收环戊烷及石墨颗粒以重复使用，同时步骤S3得到的浓缩盐溶液可以作为具有高附加值盐的原料回收利用。
经分析检测和计算发现脱盐效率为44％。
从上述实验数据可以看出，采用本实施例得到的高盐水的脱盐效率高于对比例中的数据，使用本方法可以达到高效脱盐。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制。本领域的技术人员在不脱离本发明构思的前提下，可以做出若干简单改动，但都应当视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法，其特征在于，包括步骤如下：
S1、制备相变混合液；
向高盐废水中加入水合物客体分子和成核诱导剂，高盐废水与水合物客体分子的体积比例为2 ~ 6：1，成核诱导剂的添加比例为每6升高盐废水中添加1 ~ 20克成核诱导剂；所述高盐废水为含氯化钠、氯化镁、氯化钾、氯化钙中一种或两种以上的废水；上述高盐废水的浓度为10 wt% ~ 20 wt%；所述的成核诱导剂为石墨、炭黑中的一种或两种，所述石墨或炭黑的粒径为40-50 nm；
S2、晶体成核及生长；
将步骤S1中得到的相变混合液放到低温环境中，同时加入搅拌促进液态到固态的转变及固体的结晶生长；所述低温环境为水合物生成的温度、压力条件；低温设置在-6℃~-10℃，搅拌的转速设置在300~800 rpm；
S3、固液分离；
通过分离操作将步骤S2得到的固体进行固液分离，得到纯净的水合物固体和浓缩的盐溶液；
S4、固体分解；
将步骤S3中得到的水合物固体进行自然分解，得到淡水，并实现水合物客体分子与成核诱导剂的回收和循环使用；
所述水合物客体分子为环戊烷。
2.根据权利要求1所述的基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法，其特征在于，步骤S3中，分离操作采用真空抽滤、离心分离中的一种或两者结合。
3.根据权利要求2所述的基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法，其特征在于，步骤S3中，对水合物固体进行离心处理，其温度控制在-8℃~-15℃，离心转速为3000 ~ 10000rpm，离心时间为3 ~ 10 分钟。
4.根据权利要求1所述的基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法，其特征在于，步骤S4中，通过倾析回收水合物客体分子，通过蒸发回收成核诱导剂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110323210.4A CN113104923B (zh) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | 一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110323210.4A CN113104923B (zh) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | 一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113104923A CN113104923A (zh) | 2021-07-13 |
| CN113104923B true CN113104923B (zh) | 2022-06-07 |
Family
ID=76712487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110323210.4A Active CN113104923B (zh) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | 一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113104923B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113941173A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-18 | 大连理工大学 | 一种利用水合物相变的液相有机混合物分离方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7560028B1 (en) * | 2006-07-18 | 2009-07-14 | Sandia Corporation | Complex admixtures of clathrate hydrates in a water desalination method |
| WO2013076737A1 (en) * | 2011-11-25 | 2013-05-30 | Amit Katyal | System and method for hydrate-based desalination |
| EP3153606B1 (fr) * | 2015-10-09 | 2019-10-09 | Bgh | Procede pour cristalliser des clathrates hydrates, et procede de purification d'un liquide aqueux utilisant les clathrates hydrates ainsi cristallises |
| CN108439505B (zh) * | 2018-04-20 | 2021-07-20 | 大连理工大学 | 一种基于石墨强化的水合物法海水淡化方法 |
| CN109824106B (zh) * | 2019-03-18 | 2021-10-15 | 大连理工大学 | 一种基于水合物法的常压连续海水淡化系统及其使用方法 |
-
2021
- 2021-03-26 CN CN202110323210.4A patent/CN113104923B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113104923A (zh) | 2021-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Panagopoulos | Brine management (saline water & wastewater effluents): Sustainable utilization and resource recovery strategy through Minimal and Zero Liquid Discharge (MLD & ZLD) desalination systems | |
| CN106830465B (zh) | 一种含盐废水的分盐及纯化回收方法 | |
| US20110300041A1 (en) | process for recovering lithium from a brine | |
| CN108275815B (zh) | 一种高盐废水零排放蒸发结晶盐分质系统及方法 | |
| JP5157279B2 (ja) | 油濁水再利用システム | |
| CN108439694B (zh) | 高盐高有机物废水蒸发浓缩耦合热催化碳结晶的处理方法 | |
| CN102583951B (zh) | 一种酸浸出法铝循环混凝污泥资源化处理方法 | |
| CN105384207A (zh) | 一种冷冻浓缩处理煤化工废水的方法 | |
| US11634348B2 (en) | System and method for treating hydrocarbon-containing feed streams | |
| CN110577311A (zh) | 一种含有机物的废混合盐处理回用的方法 | |
| Randall et al. | Treatment of textile wastewaters using eutectic freeze crystallization | |
| CN113104923B (zh) | 一种基于液固相变法进行高盐废水脱盐的方法 | |
| US10358355B2 (en) | Aluminum hydroxide coagulant recovery from water/wastewater treatment sludge | |
| CN113480077A (zh) | 一种高盐高cod废水的回收与零排放处理装置及工艺 | |
| EP2802538A1 (en) | Method and system for purification of produced water | |
| Yang et al. | Desalination and enrichment of phosphorus-containing wastewater via cyclopentane hydrate | |
| CN101628771A (zh) | 一种废水零排放的方法 | |
| CN113698002A (zh) | 一种反渗透浓盐水回收处理新工艺 | |
| CN108439505B (zh) | 一种基于石墨强化的水合物法海水淡化方法 | |
| CN113955892A (zh) | 浓盐废水的蒸发结晶母液处理方法及系统 | |
| CN108862768A (zh) | 一种矿井水资源化处理方法 | |
| CN112299613A (zh) | 一种用于污水处理中的零排放工艺系统 | |
| CN114105349A (zh) | 一种压裂返排液的零排放资源化利用系统及其工艺方法 | |
| CA2706978C (en) | Method for treatment of water comprising non-polar compounds | |
| CN103420520A (zh) | 一种含钒含铝废水的处理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |