[发明专利]从包含水和至少一种挥发性的酸性和/或碱性物质的混合物中分离水的方法

说明书

本发明涉及从包含水和至少一种挥发性的酸性物质和/或至少一种挥发性的碱性物质的混合物中分离水的方法。

从包含水和酸性或碱性物质的混合物中分离水的方法例如在与水处理相关的众多工业分支的所谓废水和工艺水中是非常重要的。

由其中酸性或碱性物质具有与待分离的水相类似的物理化学性质的相应的混合物热分离或处理水是特别具有挑战性的。这尤其适用于挥发性的酸性或碱性物质，即典型的挥发性的酸或碱。

迄今使用的用于从相应的混合物分离水的常规方法、特别地蒸馏或精馏方法是需要改进的，因为通常来说，这样的方法无论是在工厂技术还是在工艺技术上均是复杂且低效的。

本发明的目的在于提供从包含水和至少一种挥发性的酸性物质和/或至少一种挥发性的碱性物质的混合物中分离水的改进方法。

该目的通过前述类型的方法得以实现，所述方法包括以下步骤：

-通过酸-碱反应将至少一种挥发性的酸性物质转化成与之相对应的非挥发性的碱性物质和/或将至少一种碱性物质转化成与之相对应的非挥发性的酸性物质；

-从至少一种非挥发性的酸性物质和/或至少一种非挥发性的碱性物质中分离水。

该方法构成用于从包含水和至少一种挥发性的酸性物质或至少一种挥发性的碱性物质的混合物中分离水的特殊的技术方法。因此，该方法可分别被称为用于水处理的过程或被认为在用于水处理的过程中实施。

在下文中，挥发性的酸性物质或挥发性的碱性物质应特别地理解为其物理化学性质类似于水的酸和/或碱。特别地，挥发性的酸性物质或挥发性的碱性物质被理解为基于特定的压力、特别地大气压和特定的温度、特别地25℃的温度(即典型地在标准条件下)具有在水的沸点区域内的沸点和/或在水的蒸气压区域内的蒸气压的酸和/或碱。这适用于例如过乙酸，其因此可用作相应的挥发性的酸性物质；以及适用于氨，其因此可用作相应的挥发性的碱性物质。

特别地，包含水和至少一种挥发性的酸性物质或至少一种挥发性的碱性物质的相应的混合物可以是来自至少一个工业过程的废水，所述工业过程例如为：湿法无菌灌装，其中产生与过乙酸混合的冲洗水；或水蒸气制备，其中产生与氨混合的锅炉供水。

在方法的第一步骤中，相应的挥发性的酸性物质通过酸-碱反应转化成与其共轭的或相对应的非挥发性的碱性物质。类似地，相应的挥发性的碱性物质通过酸-碱反应转化成与其共轭的或对应的非挥发性的酸性物质。因此，通常，挥发性的酸在酸-碱转化反应中被转化成它们各自相对应的碱，以及挥发性的碱在酸-碱转化反应中转化成它们各自相对应的酸。在这种情况下至关重要的是，相对应的碱性或酸性物质具有不同于挥发性的酸性或碱性物质的物理化学性质，并且特别地为非挥发性的。

示例性地，现在将依据挥发性的酸性物质更详细地解释这个原理。当然，同样也适用于挥发性的碱性物质。

在不添加pH调节物质和在酸度相应地低的情况下，挥发性的酸性物质最初特别地当其处于物理化学平衡时至少在很大程度以其未解离的形式存在于混合物中。包含在混合物中的挥发性的酸性物质或其大部分还没有贡献至少根据的定义通常为酸的酸性性质的特征的质子或氢阳离子，由于这个原因，如上所述，它们最初以非离解的形式存在。

在非解离状态下，挥发性的酸性物质具有共价键合性质，即负责物质的酸性性质的化学元素大部分共价键合。相应的挥发性的酸性物质具有相对弱的外部电荷，其基本上受限于归因于构成相应的酸性物质的化学元素的不同电负性的偶极效应。

挥发性的酸性物质转化成它们各自相对应的非挥发性的碱性物质导致它们的物理化学性质显著变化。如上所述，通过酸-碱反应将挥发性的酸性物质转化成其相对应的非挥发性的碱性物质，并导致离解，即质子的供给。相对应的非挥发性的碱性物质由于供给质子而在本质上是离子性的。相对应的非挥发性的碱性物质从现在起显示相对强的外部电荷。因此，相对应的非挥发性的物质可更强烈地进行水合。通过相应的水合过程在相对应的非挥发性的碱性物质周围形成的水合壳使得这些物质明显难以挥发，特别地与其相对应的挥发性的酸性物质相比。

因此，对于与待进行的、用于与将相应的挥发性的酸性物质或碱性物质各自转化成相对应的非挥发性的碱性物质或酸性物质的相应的酸碱反应相关的第一方法步骤，要注意选择合适的反应参数和合适的工艺参数，即特别地pH、温度、压力等，以便尽可能完全地将最初包含在混合物中的挥发性的酸性物质或碱性物质转化成各自相对应的非挥发性的碱性物质或酸性物质。