很多工业生产过程均会产生大量含有机物的水溶液,特别是液液萃取工业生产中,萃取后水相料液中常因有机物经溶解或夹带而含有部分有机物,这样不仅会损失有机溶剂从而显著增加生产成本,且若不能回收有机物实现循环利用,将会给生态环境带来巨大的环境风险。因此,对含有机物水溶液中含有的有机物进行深度脱除和高效回收具有重要意义。
通常情况下,含有机物水溶液中夹带的非溶有机物部分可经过重力自然分相或气浮法实现大部分有机物组分的分离,而少量夹带的有机物小液滴和溶解的有机物,即使经过数天静置也很难实现分相,必须采用相应的分离方法。目前,含有机物水溶液中较低含量或溶解的有机物的脱除方法主要有降解法和吸附法。降解法即利用一定的氧化方法,包括氧化剂氧化、电解氧化和生物氧化等方法,先将有机物转化为无机物,再利用化学沉淀法将其除去。但该方法存在降解成本高且有机物回收率低等问题。吸附法主要包括两种:一种是直接向含有机物水溶液中加入吸附剂以脱除有机物,另一种是将吸附剂填充于吸附柱中进行有机物脱除,常选用吸附剂主要包括不溶性稀土化合物、铁盐、铝盐、活性炭、吸附陶瓷等,其中不溶性稀土化合物(包括稀土碳酸盐、碱式稀土碳酸盐、稀土氢氧化物、稀土氧化物、稀土氟化物等)会与酸性膦类萃取剂如P204、P507等发生化学反应,生成不溶性稀土有机皂化料,从而再被吸附或挂在不溶性稀土化合物上。但该方法存在流程复杂、成本高且不溶性稀土化合物再生须与分离厂协同等问题,并需额外配备相应的过滤设备,导致成本较高。因此,针对含有机物水溶液中有机物的回收,亟需开发一种工艺简单、成本低廉、生态环境友好的具有普适性的方法,以实现含有机物水溶液中有机物的深度脱除及高效回收。
氢氧化物胶体吸附法处理水溶液中有机物的回收方法步骤如下:
(1) 采用碱性化合物调节含有机物水溶液的pH值至4~6;
(2) 采用摩尔浓度为0.5~2.5mol/L、粒度D50为50~500nm包括镁、钙、铝、铁或稀土氢氧化物胶体;按照氢氧化物胶体与含有机物水溶液的体积比1:200~1:800,搅拌30~60min;
(3) 经重力自然沉降液固分离,分别得到除有机物后水溶液和含有机物渣;
(4) 采用无机酸对所述含有机物渣进行溶解,经静置分相,分别得到含金属离子的水相和有机物。
氢氧化物胶体吸附法处理水溶液中有机物的回收方法优点如下:
氢氧化物胶体对含有机物水溶液进行处理,利用氢氧化物胶体具有巨大比表面、表面能和带有大量电荷的特性,使含有机物水溶液中的有机物以物理吸附形式吸附于胶体表面,并进一步采用无机酸溶解经氢氧化物胶体处理所得含有机物渣,就可使吸附于氢氧化物胶体表面的有机物脱附,使得含有机物水溶液中有机物与除有机物后水溶液高效分离,进而实现含有机物水溶液中有机物的深度脱除及高效回收。
氢氧化物胶体对含有机物水溶液进行有机物回收处理,经一步处理后,所得除有机物后水溶液中有机物含量可降至15mg/L以下,回收处理工艺简单,且氢氧化物胶体用量极低。此外,由于有机物以物理吸附形式吸附于氢氧化物胶体表面,仅需消耗少量的无机酸,并通过简单的溶解过程,即可使吸附于氢氧化物胶体表面的有机物脱附并回收,整个工艺简单易行。
无机酸处理所得含金属离子的水相可全部返回用于制备氢氧化物胶体,实现酸性废水近零排放,对生态环境友好,同时还可实现氢氧化物胶体中金属离子的循环利用,有效降低氢氧化物胶体的制备成本及含有机物水溶液的处理成本。
在进行氢氧化物胶体处理含有机物水溶液前,采用碱性化合物调节含有机物水溶液的p H值至4~6,可大幅降低处理过程中氢氧化物胶体的消耗,有助于提高氢氧化物胶体处理效率,降低生产成本。