[发明专利]离子液体支撑液膜渗透汽化-精馏耦合技术回收农药废水中低浓度甲醛的技术

说明书

技术领域

本发明涉及离子液体支撑液膜渗透汽化-精馏耦合技术回收农药废水中低浓度甲醛的技术。 

背景技术

(1)甲醛废水的来源及危害 

含甲醛的废水主要来自有机合成、合成橡胶、油漆和涂料、塑料、制革、纺织以及木材粘合剂等的生产过程。此外，也可来自内燃机的废气、发电厂烟气等。甲醛对人和温血动物的毒性很强，它能刺激皮肤，易引起皮炎，易产生呼吸道感染、过敏、肺功能异常、肝功能异常、免疫功能异常等，对人的致死量为142mg·kg^-1。如果人类长期饮用被甲醛污染的水源，会引发头昏、贫血以及各种神经系统疾病。甲醛能与微生物体内的蛋白质、DNA、RNA直接起反应，导致微生物死亡或抑制其生物活性。超过200mg·L^-1后微生物活性几乎完全受到抑制，所以高浓度甲醛不适合用生物法处理，且甲醛溶液形态为真溶液，混凝工艺也难以奏效。 

(2)离子液体支撑液膜的特点 

支撑液膜是将液膜材料通过毛细管虹吸和吸附作用附着在多孔惰性聚合膜的空隙内形成的液体薄膜，具有高效、快速、选择性强等优点，此外与固体膜的分离相比通量高、膜溶剂的用量少、萃取和反萃取在同一过程中完成、易于实现中试且资金投入少等优点，可以承担有机高分子固态膜所不能胜任的分离要求。已有研究表明，液膜分离技术在湿法冶金、废水处理、海水淡化、有机合成、生物工程及医学等诸多领域有着广泛的应用前景和重要的理论价值，但是由于膜液易流失，使膜的稳定性不高，寿命相对较短，支撑液膜并没有广泛应用于工业领域。 

离子液体支撑液膜利用常温常压下室温离子液体几乎无蒸汽压、粘度高等特点，可以避免膜液挥发现象，提高了支撑膜液本身的稳定性。由于离子液体几乎没有蒸气压，黏度大因而具有极强的毛细作用，可以有效地减少膜溶剂在低压下从膜孔中转移出来。离子液体具有可设计性，可通过对无机阴离子和有机阳离子的改变和调节，形成具有不同物理化学特性、独特功能的离子液体。因此可通过适当的设计来改变离子液体的物理化学性质，从而进一步减少它在相邻相中的溶解，提高支撑液膜的稳定性。此外，离子液体具有无色无嗅、非挥发性、低熔点(可达零下90℃)、高折光率、高热容、高稳定性、液态范围宽、溶解范围广、蒸汽压低、酸碱可调性、强的静电场、宽的电化学窗口、良好的导电导热性、可循环使用等特点，不仅为化学 反应提供了一个崭新领域，而且对解决现代工业带来的环境污染问题将会有突破性进展，是一种理想的绿色化学溶剂。目前利用离子液体作为膜液相制备支撑液膜是支撑液膜领域研究的热点之一。 

(3)目前甲醛废水的处理技术 

甲醛废水处理技术的研究也主要集中于高级氧化法、尿素缩合法等物化处理方法。各种氧化技术具有方法简单、氧化处理效果好、无二次污染等优点，但具有氧化剂消耗量大、运转费用高等缺点导致高级氧化法的普遍应用受到限制。吹脱法具有操作管理简单、投资和运行费用少等优点，适于高浓度的甲醛废水的处理。生物处理法具有工艺成熟、处理效果好、运行费用低、工程可行性强等优点，因此很长一段时间内它仍将是甲醛废水处理的主流工艺。但此方法要求的甲醛浓度也必须要在生物能够生存的限度内。因此寻找一种限制少且分离效果好的分离方法必将受到众多科研工作者的青睐。 

渗透汽化法是利用致密高聚物膜对液体混合物中组分的溶解扩散性能的不同实现组分分离的一种膜过程，具体过程是液体混合物原料经加热器加热到一定温度后，在常压下送入膜分离器与膜接触，在膜的下游侧用抽真空或载气吹扫的方法维持低压。渗透物组分在膜两侧的蒸汽分压差(或化学位梯度)的作用下透过膜，并在膜的下游侧汽化，被冷凝成液体而除去。不能透过膜的截留物流出膜分离器。在分离液体混合物，尤其是痕量、微量物质的移除，近、共沸物质的分离等方面有独特优势。该技术在分离液体混合物时突出的优点是能够以低的能耗实现蒸馏、萃取、吸收等传统方法难以完成的分离任务。它特别适用于蒸馏法难以分离或不能分离的近沸点、恒沸点混合物以及同分异构体的分离；对有机溶剂及混合溶剂中微量水的脱除及废水中少量有机污染物的分离具有明显的技术上和经济上的优势。与蒸馏等传统的分离技术相比，具有效率高，能耗低，污染少，工艺简单，操作简便，附加的处理少，产品纯净，  便于放大及与其它过程耦合和集成。