很多工業生產過程均會產生大量含有機物的水溶液,特別是液液萃取工業生產中,萃取后水相料液中常因有機物經溶解或夾帶而含有部分有機物,這樣不僅會損失有機溶劑從而顯著增加生產成本,且若不能回收有機物實現循環利用,將會給生態環境帶來巨大的環境風險。因此,對含有機物水溶液中含有的有機物進行深度脫除和高效回收具有重要意義。
通常情況下,含有機物水溶液中夾帶的非溶有機物部分可經過重力自然分相或氣浮法實現大部分有機物組分的分離,而少量夾帶的有機物小液滴和溶解的有機物,即使經過數天靜置也很難實現分相,必須采用相應的分離方法。目前,含有機物水溶液中較低含量或溶解的有機物的脫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,包括氧化劑氧化、電解氧化和生物氧化等方法,先將有機物轉化為無機物,再利用化學沉淀法將其除去。但該方法存在降解成本高且有機物回收率低等問題。吸附法主要包括兩種:一種是直接向含有機物水溶液中加入吸附劑以脫除有機物,另一種是將吸附劑填充于吸附柱中進行有機物脫除,常選用吸附劑主要包括不溶性稀土化合物、鐵鹽、鋁鹽、活性炭、吸附陶瓷等,其中不溶性稀土化合物(包括稀土碳酸鹽、堿式稀土碳酸鹽、稀土氫氧化物、稀土氧化物、稀土氟化物等)會與酸性膦類萃取劑如P204、P507等發生化學反應,生成不溶性稀土有機皂化料,從而再被吸附或掛在不溶性稀土化合物上。但該方法存在流程復雜、成本高且不溶性稀土化合物再生須與分離廠協同等問題,并需額外配備相應的過濾設備,導致成本較高。因此,針對含有機物水溶液中有機物的回收,亟需開發一種工藝簡單、成本低廉、生態環境友好的具有普適性的方法,以實現含有機物水溶液中有機物的深度脫除及高效回收。
氫氧化物膠體吸附法處理水溶液中有機物的回收方法步驟如下:
(1) 采用堿性化合物調節含有機物水溶液的pH值至4~6;
(2) 采用摩爾濃度為0.5~2.5mol/L、粒度D50為50~500nm包括鎂、鈣、鋁、鐵或稀土氫氧化物膠體;按照氫氧化物膠體與含有機物水溶液的體積比1:200~1:800,攪拌30~60min;
(3) 經重力自然沉降液固分離,分別得到除有機物后水溶液和含有機物渣;
(4) 采用無機酸對所述含有機物渣進行溶解,經靜置分相,分別得到含金屬離子的水相和有機物。
氫氧化物膠體吸附法處理水溶液中有機物的回收方法優點如下:
氫氧化物膠體對含有機物水溶液進行處理,利用氫氧化物膠體具有巨大比表面、表面能和帶有大量電荷的特性,使含有機物水溶液中的有機物以物理吸附形式吸附于膠體表面,并進一步采用無機酸溶解經氫氧化物膠體處理所得含有機物渣,就可使吸附于氫氧化物膠體表面的有機物脫附,使得含有機物水溶液中有機物與除有機物后水溶液高效分離,進而實現含有機物水溶液中有機物的深度脫除及高效回收。
氫氧化物膠體對含有機物水溶液進行有機物回收處理,經一步處理后,所得除有機物后水溶液中有機物含量可降至15mg/L以下,回收處理工藝簡單,且氫氧化物膠體用量極低。此外,由于有機物以物理吸附形式吸附于氫氧化物膠體表面,僅需消耗少量的無機酸,并通過簡單的溶解過程,即可使吸附于氫氧化物膠體表面的有機物脫附并回收,整個工藝簡單易行。
無機酸處理所得含金屬離子的水相可全部返回用于制備氫氧化物膠體,實現酸性廢水近零排放,對生態環境友好,同時還可實現氫氧化物膠體中金屬離子的循環利用,有效降低氫氧化物膠體的制備成本及含有機物水溶液的處理成本。
在進行氫氧化物膠體處理含有機物水溶液前,采用堿性化合物調節含有機物水溶液的p H值至4~6,可大幅降低處理過程中氫氧化物膠體的消耗,有助于提高氫氧化物膠體處理效率,降低生產成本。