申请日2014.12.08
公开(公告)日2015.04.22
IPC分类号C02F1/463; C02F9/10
摘要
本发明涉及一种从污水中回收全氟化合物的方法，属于电化学技术及环保领域，该方法包括以下步骤：电絮凝步骤，采用电絮凝法，使水溶液或水-有机溶剂混合溶液中的全氟化合物吸附于电絮凝产生的絮体表面形成污泥;洗脱步骤，对上述含全氟化合物的污泥进行有机溶剂洗脱处理，使全氟化合物从污泥中分离，并生成浓缩的全氟化合物溶液;蒸馏步骤，对生成的全氟化合物浓缩液进行蒸馏获得全氟化合物固体和馏液，并将馏液作为上述洗脱步骤的洗脱液。电絮凝原位产生的Zn(OH)2絮体对全氟化合物吸附容量极高、吸附速率快，可以从污水中的回收高浓度及低浓度全氟化合物，同时净化污水。由于电絮凝处理成本低、污泥产生量少，大规模应用在经济上完全可行。
摘要附图
权利要求书
1.一种从污水中回收全氟化合物的方法，其特征在于，该方法包括以 下步骤：
电絮凝步骤，采用电絮凝法，使水溶液或水-有机溶剂混合溶液中 的全氟化合物吸附于电絮凝产生的絮体表面形成污泥;
洗脱步骤，对上述含全氟化合物的污泥进行有机溶剂洗脱处理， 使全氟化合物从污泥中分离，并生成浓缩的全氟化合物溶液;
蒸馏步骤，对生成的全氟化合物浓缩液进行蒸馏获得全氟化合物 固体和馏液，并将馏液作为上述洗脱步骤使用的洗脱液。
2.根据权利要求1所述的从污水中回收全氟化合物的方法，其特征在 于，全氟化合物在水溶液或水-有机溶剂混合溶液中的质量浓度为 1μg/L～100g/L。
3.根据权利要求1所述的从污水中回收全氟化合物的方法，其特征在 于，所述水溶液或水-有机溶剂混合溶液的pH值范围为3～11。
4.根据权利要求1所述的从污水中回收全氟化合物的方法，其特征在 于，所述电絮凝步骤中，电极的阳极材料为锌及其合金材料。
5.根据权利要求1所述的从污水中回收全氟化合物的方法，其特征在 于，所述电絮凝步骤中，电解方式为直流电解或脉冲电解。
6.根据权利要求1所述的从污水中回收全氟化合物的方法，其特征在 于，所述洗脱液选自异丙醇、乙醇中至少一种有机溶剂。
7.根据权利要求1所述的从污水中回收全氟化合物的方法，其特征在 于，所述全氟化合物选自碳原子数为4～20的全氟烷基酸(盐)、及其它 们的前驱体中至少一种化合物。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的从污水中回收全氟化合物的方法， 其特征在于，所述全氟化合物选自全氟辛酸、全氟辛烷磺酸、全氟壬 酸、全氟癸酸、全氟辛烷磺酰氟和全氟辛基乙基醇中至少一种以上化 合物。
9.一种污水处理方法，通过权利要求1～8中任一项所述的回收全氟化 合物的方法实施。
10.根据权利要求9所述的污水处理方法，其特征在于，所述水体包 括饮用水、地表水、地下水及工业污水。
说明书
从污水中回收全氟化合物的方法
技术领域
本发明涉及一种从污水中回收全氟化合物的方法，属于电化学技 术及环保领域。
背景技术
全氟化合物(PFCs)作为一种人工合成化合物，其生产和使用已有超 过50年的历史。由于具有疏水性、疏油性和高稳定性等独特的理化性 质，被广泛的应用于灭火剂、感光材料表面处理剂、纸张的表面防污 涂层、半导体行业的光阻剂、电镀抗雾剂、皮革整理剂等，并可作为 杀虫剂、除草剂、润滑剂、粘合剂和化妆品的成分等。其中全氟辛酸 (PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)是环境介质中检出频率最高的两种 PFCs，现已在很多环境介质中被检测出来：污泥、灰尘、水、野生动 物、空气、甚至是人体体内。由于该类物质的极性和迁移性使其可以 在不被降解的情况下进入海洋或地下水中，成为严重威胁生态环境和 人群健康的安全隐患。因此，我们有必要开发一种高效去除PFCs的控 制技术。
电絮凝技术因适用范围广、装置简单、操作简便、自动程度化高、 能耗低、污泥产量少等优点而得到广泛研究和应用，被认为是处理难 降解污水中最有前途的技术之一。但是电絮凝技术只是对PFCs进行了 富集处理，其产生的污泥中还含有高浓度的PFCs，如果能将这些污泥 中高浓度的PFCs进行回收，进而制得工业PFCs不但可以减少环境污 染，而且可以降低生产成本，变废为宝，具有可观的经济效益和十分 重要的环保意义。目前关于PFCs的回收技术一般有沉淀法、离子交换 法和泡沫分离法与纳滤法结合等。沉淀法工艺虽然步骤简单，但是必 须添加金属盐，易造成了二次污染，不利于环保。离子交换法工艺需 要消耗大量的氨水进行洗脱，并且在酸化过程也需要引入大量的浓硫 酸，容易造成了二次污染。泡沫分离法与纳滤法结合工艺过程设计复 杂并且不易连续操作。因此，有必要开发出一种工艺简单、节能、高 效、易于工业化的新工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从污水中回收全氟化合物的方法，该 方法包括以下步骤：电絮凝步骤，采用电絮凝法，使水溶液或水-有机 溶剂混合溶液中的全氟化合物吸附于电絮凝产生的絮体表面形成污 泥;洗脱步骤，对上述含全氟化合物的污泥进行有机溶剂洗脱处理， 使全氟化合物从污泥中分离，并生成浓缩的全氟化合物溶液;蒸馏步 骤，对生成的全氟化合物浓缩液进行蒸馏获得全氟化合物固体和馏液， 并将馏液作为上述洗脱步骤使用的洗脱液。
本发明所述的从污水中回收全氟化合物的方法，其特征在于，全 氟化合物在水溶液或水-有机溶剂混合溶液中的质量浓度为1μg/L～100 g/L。
本发明所述的从污水中回收全氟化合物的方法，其特征在于，所 述水溶液或水-有机溶剂混合溶液的pH值范围为3～11。
本发明所述的从污水中回收全氟化合物的方法，其特征在于，所 述电絮凝步骤中，电极的阳极材料为锌及其合金材料。
本发明所述的从污水中回收全氟化合物的方法，其特征在于，所 述电絮凝步骤中，电解方式为直流电解或脉冲电解。
本发明所述的从污水中回收全氟化合物的方法，其特征在于，所 述洗脱液选自异丙醇、乙醇中至少一种有机溶剂。
本发明所述的从污水中回收全氟化合物的方法，其特征在于，所 述全氟化合物选自碳原子数为4～20的全氟烷基酸(盐)、及其它们的前 驱体中至少一种化合物。
本发明所述的从污水中回收全氟化合物的方法，其特征在于，所 述全氟化合物选自全氟辛酸、全氟辛烷磺酸、全氟壬酸、全氟癸酸、 全氟辛烷磺酰氟和全氟辛基乙基醇中至少一种以上化合物。
本发明还提供一种污水处理方法，通过上述的回收全氟化合物的 方法实施。
本发明所述的污水处理方法，其特征在于，所述方法用于饮用水、 地表水、地下水及工业污水。
本发明的优点在于：1)工艺流程简单、操作方便、反应条件温和、 能耗低、不需添加化学试剂、处理效果好且稳定可靠，易于实现工业 化应用;2)适应浓度范围广，能够有效去除溶液中浓度为1μg/L～100 g/L、甚至以上浓度的全氟化合物;3)絮体具有比表面积大、活性高的 特点。与传统的活性炭、碳纳米管和树脂等常用吸附剂相比，电絮凝 不仅具有吸附溶量高及吸附速率快的优点，更重要的是能够通过有机 溶剂很容易从电絮凝形成的絮体污泥中脱附分离出来，实现污水中 PFCs的回收再利用。因此，通过这一技术，可以将溶液中的低浓度PFCs 进行浓缩，从而降低后续PFCs溶液处理成本，提高处理效率。由于电 絮凝处理成本低、污泥产生量少，大规模应用在经济上完全可行。