[发明专利]一种同时提取与回收金属元素以及功能有机化合物的电萃取工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种同时高效提取与回收金属元素以及功能有机化合物的电萃取工艺。

背景技术

在食品加工、医药化工以及造纸等领域会产生大量的TOC含量较高的废水，以克莱森缩合反应用于生产合成化工中间体为例，在反应过程中，两个分子酯或者一分子酯与一分子羰基化合物，在强碱作用下缩合，失去一分子醇生成一分子β-酮酸酯或者β-二酮的反应，反应方程式如下：

克莱森缩合反应可以用于合成一系列的重要有机中间体，如乙酰乙酸乙酯乙酰丙酮以及脂肪酸等。以乙酰丙酮为例，在其克莱森缩合反应过程中，由于乙酰丙酮与合成原料及溶剂的不完全分离，由乙酰丙酮合成工厂排出的废水中有较高含量的乙酰丙酮，另外乙酰丙酮是重要的溶剂，在使用乙酰丙酮作为有机溶剂的化工行业中排放的废水中会含有含量较高的乙酰丙酮，这种废水有较高含量的TOC，其传统的处理方法一般需要化学氧化、生物处理法、膜法以及过滤吸附法等。美国专利US6143182报道了一种基于利用Fenton试剂作为氧化剂来氧化处理有机废水的方法，一定程度上减少了污泥产量，但是此种方法过程复杂，成本较高。专利WO2014120816A1报道了一种利用生物法和化学法相结合来处理四甲基氢氧化铵(TMAH)废水的方法；专利US20130256226A1报道了一种利用反渗透的设备来处理水中有机物来生产高纯水的方法。但是这些方法能耗高、操作成本高、膜容易污染而且处理能力小等，在一定程度上提高了废水的处理成本。

在电镀、酸洗、电解以及冶金行业的生产过程中会产生大量的金属废水，如铬、隔、镍、钴、铜、铅等，这些金属对生物和人类有很大的毒性，而且很难在自然界中被微生物降解，这些废水处理工艺复杂，并且对环境的污染大，一般的方法有化学沉淀法、电解法、溶剂萃取法、离子交换法、膜分离法、生物吸附法等，US7914676和US5587079报道了一种利用硫化氢作为还原剂来除去废水中的重金属离子的方法，由于重金属离子与硫化氢以沉淀的形式被移除，这样产生了大量的金属硫化物，其很难被二次利用，而且产生了潜在的二次污染；US4954230报道了一种利用电解法与吸附法相结合由金属离子废水中来电解回收金属离子的方法，电解法虽然对金属离子特别是重金属离子有很好的去除能力，但是由于金属在电极表面的沉淀，导致处理能力会不断降低，电流效率也会下降，这样不但降低了对废水的处理能力而且增加了电极的维护以及操作成本；专利CN103638992A以及CN102583822A报道了一种利用阳离子交换树脂来由金属离子废水中出除重金属离子的方法，但是由于离子交换树脂价格较贵，并且螯合过金属离子的树脂需要经过酸或者碱再生，这样一定程度上增加了操作成本而且冲洗下来的金属离子溶液也难以处理；另外溶剂萃取法中的溶剂在萃取过程中会有流失并且再生过程能耗较大，生物吸附法对金属有选择性而且废水中金属浓度有上限要求。

电渗析工艺作为一种新型的分离工艺，被广泛应用于海水淡化、污水处理以及工业生产等，一般的电渗析分为普通电渗析、双极膜电渗析、电解电渗析以及反向电渗析等，普通电渗析利用阳离子交换膜以及阴离子交换膜对于离子的选择透过性，将离子交换膜特殊排列，施加电场后，离子会由经过离子选择性透过膜向着相应的腔室移动，达到了溶液的浓缩和淡化效果。

发明内容

本发明是为避免金属离子废水以及含有功能有机化合物的废水的传统处理方法的不足，提供了一种利用普通电渗析同时处理金属离子废水以及含有功能有机化合物的废水的新工艺，特别的是提出了一种利用金属离子废水中的金属离子替代传统的有机萃取剂，利用电渗析的方法由功能有机化合物废水中针对性的萃取出功能有机化合物，并得到高附加值的功能有机化合物的金属络合物，从而降低了废水的处理成本，而且将废水中的功能物质转化为高附加值产物，从而再利用达到三赢的目的。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明同时高效提取与回收金属元素以及功能有机化合物的电萃取工艺，其特点在于：

将含有功能有机化合物的废水和金属离子废水混合后进行冷凝回流反应，使金属离子与功能有机化合物配位获得功能有机化合物的金属络合物；在金属离子与功能有机化合物配位完全后，停止反应，获得功能有机化合物的金属络合物溶液；将所述功能有机化合物的金属络合物溶液冷却至室温；