[发明专利]一种脱除有机废水中微量醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于渗透汽化膜分离技术领域，具体涉及一种脱除有机废水中微量醇的方法。

背景技术

有机物与水分离是一个重要的化工过程。通常采用能耗较高的精馏过程进行分离。近半个世纪以来，随着能源短缺的加剧，这种高能耗的分离过程急需进行大规模的技术改革。一般来讲，膜分离要比精馏操作费用低，而且无污染，是一种更具竞争力的分离过程。

渗透汽化(Pervaporation PV)是膜分离技术中较年轻的一种，是继气体膜分离后又一新的化工操作单元，对共沸和近沸等难分物系的分离，显示出特有的优越性，被认为是最有希望代替“精馏”的一种方法。

渗透汽化过程是用膜将渗透汽化膜组件分隔为上游侧、下游侧两个室，上游侧为液相室，下游侧为汽相室，汽相室与真空系统相连接。料液经过加热器加热到一定温度后进入液相室。膜对料液中的某种组分有选择通过性，易透过组分分子溶解吸附于膜表面，在膜的化学位梯度作用下优先扩散通过，使上游侧料液组成发生改变。通过高分子膜渗透到下游侧的组分，由于其蒸汽分压小于其饱和蒸汽压而在膜表面汽化，随后进入冷凝系统，蒸汽冷凝下来即得渗透产物。整个过程的推动力是膜两侧的渗透组分的分压差，移走膜下游侧的气相并冷凝收集，可以维持上下游一定的传质推动力。也可以用惰性气体吹扫的方式代替真空系统，惰性气体在经过冷凝回收透过组分后可循环使用。若透过组分无回收价值且对环境没有污染，可将吹扫气直接放空。与常规的蒸馏、萃取、透析等分离方法相比，渗透汽化法具有一次性分离程度高、过程简单、能耗低、无污染等特点。它主要应用于有机溶剂脱水、水中微量有机物的脱除及有机/有机混合体系的分离等方面。

有机醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料，主要应用于精细化工、塑料等行业，用来制造甲醛、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。由于醇废水会对环境造成污染，不能直接排放，因此要对醇废水进行净化，净化不仅应该确保排出废水符合排放标准(COD＜100ppm)，而且应该尽量使废水水质符合回用的标准，而减少资源的浪费。传统方法中一般采用精馏法即能实现醇的纯化与回收。但是对于微量的醇废水(例如醇浓度＜200ppm)，该方法并不适用。一方面是因为分离的精度可能达不到，另一方面是因为能耗太大。因此可以考虑采用渗透汽化法分离有机废水中的微量醇。根据溶解-扩散理论，通常认为膜的渗透蒸发性能是由膜的溶解吸附性能和扩散性能共同决定的。在膜材料的选择，通常选择亲水性的膜材料优先透过水实现有机溶液中少量水的脱除。常用的亲水性膜材料有醋酸纤维素、聚乙烯醇、藻元酸等。而水溶液中少量有机物的脱除，一般选用弹性体聚合物，研究较多的有硅橡胶、含氟高聚物和聚苯醚等。

目前醇水体系中优先透水的渗透汽化分离研究国内外已有较多报道，但优先透水的渗透汽化过程只适用于处理富含有醇类而水含量较低的体系。而在工业生产中，存在着很多醇类含量较低的水溶液体系，如甲醇脱水制二甲醚工艺中，废水中甲醇浓度在200ppm左右。在对这些醇类含量较低的水溶液体系进行处理时，使用优先透水的渗透汽化膜是不合适的，而唯有优先透有机物型渗透汽化膜才能满足实际工艺的需要，故对其进行深入的研究有着重要的实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种脱除有机废水中微量醇的方法。该方法将渗透汽化膜分离技术用于有机废水中微量醇的脱除，特别采用优先透有机物型渗透汽化膜用于有机废水中微量醇的脱除。

所述的醇可以为甲醇、乙醇或丙醇等醇类的任意一种，本发明特别对于有机废水中微量甲醇的脱除效果更佳。

所述进料液中醇的浓度为100~10000ppm，进料液温度为30~85℃。

具体操作包括以下步骤：

(1)使用浓度大致为100~10000ppm的醇溶液对上游侧进行反复冲洗，通常用大于500mL的醇溶液反复冲洗，从而保证系统运行初始时，醇浓度与配置值一致。

(2)接取20mL左右的初始进料液，即浓度为100~10000ppm的醇溶液，保存于4℃下待测COD值。

(3)系统在上游侧压力恒为0.01MPa、进料液流速为10~40L/h、温度为30~85℃，下游侧真空度为0.07~0.09MPa下运行，也可以用惰性气体吹扫的方式代替真空系统，惰性气体在经过冷凝回收透过组分后可循环使用。

(4)使用液氮冷凝，接取样品20mL，称量并计算膜通量。

(5)运行结束后接取20mL左右的最终的料液，即运行结束后的醇溶液，并与所接的渗透液一起存于4℃下待测COD值。