申请日2017.12.25
公开(公告)日2018.03.30
IPC分类号C02F1/44; C02F1/40
摘要
本发明公开一种从低浓度有机废水中回收有机溶剂的装置和方法，所述装置其优先透有机物膜分离机组的渗透液出口连接冷凝器入口，冷凝器出口连接相分离器，真空机组通过冷凝器连接优先透有机物膜分离机组的渗透液出口，优先透有机物膜分离机组的渗余液出口通过换热器连接渗余液储罐，原料液储罐依次通过换热器和预热器连接优先透有机物膜分离机组的入口，相分离器的水层溶液出口连接原料液储罐，原料液储罐与优先透有机物膜分离机组之间设置输送泵。本发明具有工艺简单合理，操作简便安全，能耗小，运行成本低，易实施等优点，可广泛应用于低浓度含有机物废水的处理中。
权利要求书
1.一种从低浓度有机废水中回收有机溶剂的装置，其特征在于，包括优先透有机物膜分离机组、冷凝器、相分离器、原料液储罐、渗余液储罐、换热器、预热器和真空机组，
所述优先透有机物膜分离机组的渗透液出口连接所述冷凝器入口，所述冷凝器出口连接所述相分离器，
所述真空机组通过冷凝器连接所述优先透有机物膜分离机组的渗透液出口，所述优先透有机物膜分离机组的渗余液出口通过所述换热器连接所述渗余液储罐，所述原料液储罐依次通过所述换热器和所述预热器连接所述优先透有机物膜分离机组的入口，所述相分离器的水层溶液出口连接所述原料液储罐，所述原料液储罐与所述优先透有机物膜分离机组之间设置有输送泵。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述优先透有机物膜分离机组包含N个优先透有机物膜组件，N为大于等于1的整数，所述N个优先透有机物膜分离膜组件串联、并联或串联并联混合连接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述优先透有机物膜组件中的膜为至少有两层膜的复合膜，所述复合膜包括活性层和支撑层。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的活性层为优先透过酯、烷、醚或酮的致密功能性膜。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述活性层的材质为聚辛基甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷或前述材料的改性聚合物中的一种或几种。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述活性层厚度为1~10μm;所述支撑层为多孔无机膜，膜孔径为30~800 nm。
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述优先透有机物膜组件中的膜还包括所述活性层和支撑层之间的中间过渡层;优选的中间过渡层材质为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚醚酰亚胺、聚偏氟乙烯、可溶性固有微孔聚合物或前述材料的改性聚合物中的一种或几种。
8.一种采用权利要求1~7任一所述装置从低浓度有机废水中回收有机溶剂的方法，包括以下步骤：
(1)将低浓度有机物废水 以一定温度的液态形式输送入优先透有机物膜分离机组中;
(2)经优先透有机物膜分离机组渗透汽化处理后，原料液中的有机物透过膜并以气态的形式在膜的渗透侧富集，膜的渗余侧得到渗余液;
(3)渗透侧得到的富集气体进入冷凝器冷凝后形成较高浓度的有机溶液，随后进入相分离器;
(4)经相分离器分离后，得到水层溶液和高纯度的有机物溶剂产品，其中水层溶液返回所述原料液储罐进入下一次循环分离。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的温度为25~60℃;步骤(3)的冷凝温度为-50~0℃;输送泵表压为0.05~0.25 Mpa，真空机组的真空度为100 Pa~9000 Pa。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的低浓度有机废水中有机物的浓度低于该有机物的饱和水溶液的浓度;步骤(3)所述的较高浓度的有机溶液中有机物的浓度高于该有机物的饱和水溶液的浓度。
说明书
一种从低浓度有机废水中回收有机溶剂的装置和方法
技术领域
本发明涉及有机溶剂的回收，具体涉及一种从低浓度有机废水中回收有机溶剂的装置和方法。
背景技术
有机溶媒在化工及医药生产过程中经常用于萃取或反萃，这类有机溶媒常常微溶于水，最终以低浓度存在于废水中，由于废水COD值较高，先从这些生产废水中回收有机溶媒后，再进行废水处理，不仅可以降低废水的COD值，减少废水的处理压力，同时也可以将回收的有机溶媒继续使用，降低生产成本。另外，正常情况下，微溶于水的有机溶媒与水的互溶度不大，但当有其他物质存在的条件下，会造成互溶度明显增大，若不将其回收，将给后续工艺造成影响，从而加大了生产成本。
现有回收技术主要采用改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来富集分离有机物，主要包括蒸馏法、树脂吸附法、膜基吸收技术等，这类或多或少存在一些不足，蒸馏法能耗高，回收成本高，高温蒸馏形成大分子聚合物增加了后续废水的处理难度。树脂吸附法预处理难度大，大孔树脂有毒降解物和致孔剂对提取成分存在污染，运行费用也较高。膜分离法是基于材料的分离过程，对材料的物化性质和微结构进行调控，实现有机物优先透过膜并在膜渗透侧富集和回收的目的，高效节能，环境友好，是一种极具应用前景的新型回收方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种从低浓度有机废水中回收有机溶剂的装置与方法，该装置与方法一方面能够从低浓度废水中获得高纯有机溶剂，另一方面极大减轻后续有机废水处理的难度，具有工艺简单合理，操作简便安全，能耗小，运行成本低，易实施等优点，可广泛应用于低浓度含有机物废水的处理中，特别是处理水中溶解度不大且与水存在一定密度差的有机物的废水，为化工医药生产中有机溶媒废水资源化回收开辟了一种新思路。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种从低浓度有机废水中回收有机溶剂的装置，其特征在于，包括原料液储罐、优先透有机物膜分离机组、冷凝器和相分离器，
所述优先透有机物膜分离机组的渗透液出口连接所述冷凝器入口，所述冷凝器出口连接所述相分离器，
所述相分离器的水层溶液出口连接所述原料液储罐。
进一步的，所述装置还包括渗余液储罐、换热器、预热器和真空机组，所述真空机组通过所述冷凝器连接所述优先透有机物膜分离机组的渗透液出口，为所述优先透有机物膜分离机组提供动力，所述优先透有机物膜分离机组的渗余液出口通过所述换热器连接所述渗余液储罐，所述原料液储罐依次通过所述换热器和所述预热器连接所述优先透有机物膜分离机组的入口，所述原料液储罐与所述优先透有机物膜分离机组之间设置有输送泵。原料液从原料液储罐输送至换热器先与优先透有机物膜分离机组的渗余液进行换热，然后进入预热器对原料液进行补热，随后进入优先透有机物膜分离机组进行分离。
进一步的，所述冷凝器与所述相分离器之间设置有粗产品储罐。
进一步的，所述优先透有机物膜分离机组包含N个优先透有机物膜组件，N为大于等于1的整数，所述N个优先透有机物膜分离膜组件串联、并联或串联并联混合连接。通过膜组件的增减和串并联的级数可调配膜分离系统的生产能力和分离效果。当N=1时，仅一个优先透有机物膜组件接在管路中，当N=2时，N个优先透有机物膜分离膜组件串联或并联地接在管路中，当N≥3时，N个优先透有机物膜分离膜组件串联、并联或串联并联混合连接于管路中。
进一步的，所述优先透有机物膜组件为管式、卷式或中空纤维膜形式。
进一步的，所述优先透有机物膜组件中的膜为至少有两层膜的复合膜，所述复合膜包括活性层和支撑层。
进一步的，所述的活性层为优先透过酯、烷、醚或酮的致密功能性膜。
进一步的，所述活性层的材质为聚辛基甲基硅氧烷(POMS)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或前述材料的改性聚合物中的一种或几种。
进一步的，所述活性层厚度为1~10μm。
进一步的，所述支撑层为多孔无机膜，膜孔径为30~800 nm。
进一步的，所述优先透有机物膜组件中的膜还包括所述活性层和支撑层之间的中间过渡层。
进一步的，所述中间过渡层材质为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚偏氟乙烯(PVDF)、可溶性固有微孔聚合物(PIM-1)或前述材料的改性聚合物中至少一种。
进一步的，所述中间过渡层的表面有孔，平均孔径为5~80 nm。
本发明还提供一种采用上述装置从低浓度有机废水中回收有机溶剂的方法，包括以下步骤：
(1)将低浓度有机物废水以一定温度的液态形式输送入优先透有机物膜分离机组中;
(2)经优先透有机物膜分离机组渗透汽化处理后，原料液中的有机物透过膜并以气态的形式在膜的渗透侧富集，膜的渗余侧得到渗余液;
(3)渗透侧得到的富集气体进入冷凝器冷凝后形成较高浓度的有机溶液，随后进入相分离器;
(4)经相分离器分离后，得到水层溶液和高纯度的有机物溶剂产品，其中水层溶液返回所述原料液储罐进入下一次循环分离。
步骤(1)所述的低浓度有机废水中有机物的浓度低于该有机物饱和水溶液的浓度;步骤(3)所述的较高浓度的有机溶液中有机物的浓度高于该有机物饱和水溶液的浓度。
步骤(1)所述的低浓度有机物废水在换热器中与所述优先透有机物膜分离机组的渗余液进行热量交换后，再经预热器加热，可节约能源。
步骤(1)所述的温度为25~60℃。
步骤(3)的冷凝温度为-50~0℃。
步骤(1)所述的输送泵表压为0.05~0.25 Mpa。
优选的，所述真空机组优选采用罗茨-液环真空泵机组，真空机组的真空度为100Pa~9000Pa。
优选的，在启动真空机组时首先开启液环泵，等真空降至一定程度时在启动罗茨泵，即可以保证真空需求同时也解决了干式泵容易产生静电、火花等现象导致系统出现危险情况的安全隐患，克服了只使用液环泵状况下真空度难以实现以及运行费用高的缺点。
本发明制备方法具有以下有益效果：
(1)该方法可从低浓度的有机物废水中回收含量≥95%的有机溶剂，其质量满足现有原料的质量标准，可以回用于生产，大大降低有机溶剂消耗量，减少了生产成本，具有显著的经济效益。
(2)废水处理后出水中有机物含量显著减低，降低了有机废水直接进行生化处理的难度和成本。
(3)该方法取代传统蒸馏、树脂吸附等方法，工艺简单合理，处理能力大，回收率高，操作简便安全，能耗小，运行成本低。