[發明專利]一種反滲透膜法回收廢水中全氟羧酸鹽表面活性劑的方法

無效

• 申請號: 201310332137.2
• 申請日: 2013-08-01
• 公開（公告）號: CN103408103A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 萬印華;杭曉風;陳向榮;劉威;曹偉鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;C07C51/42;C07C53/21
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技術領域

本發明涉及一種利用反滲透膜技術回收廢水中全氟羧酸鹽表面活性劑的方法，屬于化工廢水處理領域。

背景技術

全氟羧酸鹽（Perfluoroalkyl?carboxylates,PFCAs）是一類全氟烷基陰離子表面活性劑，是一種線性分子，一端由疏水又疏油的碳氟鏈組成，另一端是親水的羧基。由于其兩性分子以及碳氟鍵的特性，全氟羧酸鹽具有低表面張力、突出的化學穩定性以及熱穩定性等特點，被廣泛的用于工業生產中。全氟羧酸鹽在自然界中不存在，是由人類活動產生的，由于碳氟鍵的穩定性，全氟羧酸鹽在自然界中很難降解，是一種持久性的有機污染物，其制造和使用歷史已經超過60年，使用較多的是碳鏈長度為C₄至C₁₀的全氟羧酸鹽。由于其水溶性較好，非常容易在自然界的水系中遷移，造成污染擴散，目前，在自然環境以及人類及其它動物的體內都能發現全氟羧酸鹽的存在。研究表明，全氟辛酸鹽對人類是一種潛在的致癌物質，人類主要通過飲用水、食物、空氣吸入等途徑攝入體內，其中以飲用受全氟羧酸鹽污染的水為主要攝入途徑。因此，如何從水體中去除微量的全氟羧酸鹽對于飲用水的安全至關重要，但由于整個自然界中水量大，治理成本高、難度大。而全氟羧酸鹽的制造工藝復雜、成本高，如果能從排放源頭直接回收利用全氟羧酸鹽，則可以在減少排放污染的同時，還能降低生產和使用成本。目前，直接回收利用全氟羧酸鹽的方法較少，主要集中在全氟辛酸銨的回收利用，其中應用較多的主要有納濾膜回收法（CN10928078A），但納濾膜對分子量較小的全氟丁酸、全氟戊酸、全氟己酸、全氟庚酸等處理效果差，即便對分子量較大的全氟辛酸、全氟壬酸、全氟癸酸，通過納濾處理后廢水中還有一定量的全氟羧酸鹽殘留。

基于此，本發明利用反滲透技術處理含有全氟羧酸鹽的廢水，由于反滲透膜是一種致密膜，其傳質原理主要是溶解、擴散。因此，當用反滲透膜來處理全氟羧酸鹽時截留率要比納濾膜更高，可以用來處理含有各種全氟羧酸鹽表面活性劑的廢水，處理后的廢水中全氟羧酸鹽含量低于0.5ppm。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種反滲透膜技術處理含有全氟羧酸鹽表面活性劑廢水的方法，經過反滲透膜處理后的廢水中的全氟羧酸鹽含量低于0.5ppm，濃縮得到的全氟羧酸鹽能夠直接重復利用，或者經過后續酸化、精餾等工藝進行精制。在減少污染物排放的同時，回收利用了經濟價值較高的全氟羧酸鹽。

為了達到上述目的，本發明的實施方案為：首先將含有全氟羧酸鹽表面活性劑的廢水進行澄清，去除廢水中的懸浮物，將澄清后的廢水經保安過濾后泵入反滲透膜裝置中對其進行濃縮，用堿調節廢水pH值，使廢水的pH值在濃縮過程中保持在4～11，將廢水中的全氟羧酸鹽濃縮至0.1～10.0wt%，含有全氟羧酸鹽的濃縮液可以被直接回收利用，也可以進入后續酸化、精餾工藝進行精制，透過反滲透膜的廢水可回用至其它工藝或者直接排放。

所述的全氟羧酸表面活性劑為全氟丁酸、全氟戊酸、全氟己酸、全氟庚酸、全氟辛酸、全氟壬酸、全氟癸酸，其鹽類為鉀鹽、銨鹽、鈉鹽、鋰鹽。

所述的廢水澄清方法為離心、氣浮、絮凝沉淀、絮凝氣浮、微濾膜或超濾膜過濾。

所述的調節pH用的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氨水、碳酸氫鈉、碳酸銨、碳酸鈉，優選的堿為氫氧化鈉、氨水、氫氧化鉀。

所述的反滲透膜為卷式、管式、中空纖維或平板式的醋酸纖維素、聚酰胺、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚哌嗪、聚酰亞胺、聚乙烯醇等有機高分子材料膜組件，或者為管式、平板式或中空纖維的無機材料反滲透膜組件。

所述的反滲透膜的操作壓力為0.5MPa～8.0MPa，優選的操作壓力為1.0MPa～5.0MPa。

所述的反滲透膜的操作溫度為1℃～40℃，優選的操作溫度為1℃～30℃。

本發明采用反滲透膜技術處理含有全氟羧酸鹽表面活性劑的廢水，可將廢水中的全氟羧酸鹽濃縮至0.1～10.0wt%，濃縮后的全氟羧酸鹽可以回收利用，處理后的廢水中全氟羧酸鹽含量低于0.5ppm，在處理廢水、減少環境的同時實現了全氟羧酸鹽以及水資源的重復利用。本發明可用于被全氟羧酸鹽污染的廢水處理，也可用于生產過程中產生的含有全氟羧酸鹽的廢水處理，特別是含氟聚合物如：聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氟橡膠、聚全氟乙丙烯等生產過程中含有全氟羧酸鹽廢水的綜合利用。

具體實施方式

實施例1