[发明专利]通过热去离子和液相离子提取液对水进行脱盐的装置和方法

说明书

本发明涉及一种处理水的方法，包括至少两种离子物质的提取，所述离子物质包含存在于待处理水中的阴离子物质和阳离子物质，所述方法特别包括混合疏水性有机液相和待处理水，所述待处理水处于液态，以便随后获得液体处理水和负载有所述离子物质的疏水性液体有机相，以及负载有离子物质的有机相的热再生步骤。本发明还涉及可用于本发明方法中的化合物和组合物。

技术领域

本发明的技术领域是用于水(包括海水)的脱盐的离子提取。

背景技术

海水脱盐的常见方法是从盐水中提取水。它包括通过天然或强制加热，环境压力或真空下的水分蒸发/冷凝技术，以及使用半透膜(纳滤，反渗透等)。无论采用何种技术，此类方法存在以下缺点和不足之处：

1.有限的水分汽化，因为，从普通海水中提取超过53％的水，通过沉淀CaCO₃，然后是CaSO₄，甚至是Mg(OH)₂和残留水中所含的相对溶解度低其他盐类，会使设备发生结垢。如果所采用的技术与该水的热汽化有关，那么一般超过80℃的使用温度是降低某些盐(例如通过蒸发二氧化碳的CaCO₃)和具有反向溶解度的盐(水中的CaSO₄)的沉淀阈值的因素，进一步降低了从盐水中提取水的最大水平，然后仅达到30-35％。

2.耗能运行模式。由于相对于溶解的离子，水是主要的(以重量％计，以摩尔％计)，从盐水中提取水等于置换出大量热力学不利的物质。因此，水的蒸发是非常耗能的(其在75℃下的蒸发潜热为2319kJ/kg)，这相当于当标准海水仅含有36g盐/kg海水时，汽化1L水分需燃烧74.6mL汽油。因此，为了减少热能消耗，已经开发了多效或多级闪蒸技术，其使用真空下的与投入过剩相关的12效罐来将热能消耗量降低一个数量级，从而降低至230kJ/kg。同样，对于膜渗透或反渗透(占2011年新增装机容量的90％以上)，海水脱盐的耗电量为3.5～4.5kWh/m³。

3.使用不锈钢，因为操作压力远远低于大气压(真空)或高得多(高达80bar)，与高浓度的氯化物相结合。这些产品是昂贵的，但仍然不是耐腐蚀的，然而可从其表面释放金属成分，导致由有毒金属如铬，镍，钼，锰和铜引起的水污染。

水脱盐的另一种方法是将盐从盐水中提取出来。该方法使用电渗析膜用于对低盐度水(3-5g/L)进行脱盐，或者通过使用离子交换树脂从饮用水中获得超纯水。正在开发的基于电容去离子原理(CDI或CapDI)的最新技术的这种方法，目前仅适用于低盐度水(称为淡盐水)的脱盐。这些系统的技术和经济限制主要是由于在膜、树脂或电极水平上的离子转移和/或储存。非常高的存储区域与长周期时间结合不允许这些电容去离子技术应用于目前的海水处理，并且因此被限于低盐度。

液-液萃取方法，也称为溶剂萃取方法，当今在商业上用作化学工程中的分离技术。对于离子化合物的分离，现在常常分离酸性或碱性有机化合物，或者在水中溶解(浸出)后，将金属(Zn，Ni，Cu，Co，Cr，Mn等)纯化(湿法冶金)。该分离技术也用于通过液-液阳离子交换方法获得高纯度产物，例如铀盐，钚盐，铯盐，锶盐或稀土盐。

在这个领域中，存在非常丰富的参考书目，其中可以引用文献-T.G.Levitskaia，分析化学.2003，75，405-412，其表明可以通过使用冠醚类钠提取剂与亲脂性的不可质子化的弱酸从水溶液中提取氢氧化钠(NaOH)，以形成疏水性醇钠盐。