[發明專利]一種廢水中重金屬離子旋流強化萃取方法及其裝置

有效

• 申請號: 201410175459.5
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103922499A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 盧浩;楊強;彭昌軍;許蕭;王朝陽;劉夢瑩;車佳寧;吳蔚閎
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C02F9/02
• 分類號: C02F9/02;C02F1/26;C02F1/62
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 胡紅芳

技術領域

本發明涉及節能環保領域，涉及一種萃取廢水中重金屬離子的旋流強化萃取、旋流分離及聚結分離的方法，以離子液體萃取重金屬離子為原型，確切的說涉及一種萃取劑萃取去除廢水中重金屬的旋流乳化、混合萃取、旋流分離及聚結深度分離的方法與裝置。

背景技術

重金屬離子來源廣泛，涉及化工、礦山、機械制造、冶金、電子和儀表等行業。重金屬污染具有隱蔽性、長期性和不可逆等特點，既可以直接進入水體、大氣和土壤，造成直接污染，也能在各種環境中相互遷移，造成間接污染。重金屬不能由微生物降解，在環境中只能進行形態間的相互轉化，直接或間接地使人體永久性中毒，引發多種疾病甚至致癌。因此控制重金屬離子的排放已刻不容緩。目前去除廢水中重金屬離子的方法包括化學沉淀、離子交換、生物絮凝、蒸發濃縮、溶劑萃取等，但大多數工藝和設備成本高，效率低，操作復雜，后續處理困難。其中液液溶劑萃取由于具有能耗低投資小設備簡單適應性強分離效果好易于連續操作等優點已成功用于廢水中重金屬的回收，但傳統的有機萃取劑由于與水有一定的互溶性而且揮發性大毒性強，會對環境造成二次污染。為克服傳統萃取分離的缺點，最近一些研究者嘗試將功能化的離子液體用于廢水中重金屬離子的去除和回收，并在實驗室中取得了良好的效果，本申請正是基于以憎水型咪唑型功能離子液體為萃取劑萃取廢水中銅離子的工業應用為背景的。目前國內外尚未見有離子液體萃取廢水中重金屬的工業化應用的報道，研究工作一直停留在實驗室階段，本申請集萃取、分離、回收循環于一體，提供了一種可行的工業化實施工藝與裝置。

中國專利申請CN201310556596、發明人許蕭等，公開了一種使用固體顆粒吸附劑吸附水中重金屬離子的旋流強化方法，涉及固相吸附重金屬離子、旋流強化吸附、旋流分離的方法與裝置。本申請與其不同的是針對液相萃取劑并增加了聚結深度分離單元。中國專利申請CN201410013074，發明人張劍，公開了一種應用于石油化工油水兩相非均相混合液模塊化高效分離設備，其內件由整流段、粗粒化、強化沉降分離、納米纖維聚結分離幾個部分組成，經過專利申請人的指導，本申請的深度聚結分離單元采用了與其相似的原理，但該單元與其對比，應用領域不同、分離相的性質不同、聚結材料的選擇不同及其不需要回收循環，因此在該段單元的裝置設置上有很大差異。

發明內容

為了克服傳統液-液溶劑萃取中萃取劑消耗量大、引入二次污染的不足，本申請集萃取、分離、回收循環于一體，提供了一種廢水中重金屬離子的旋流萃取及萃取劑深度分離的方法及裝置。

具體的技術方案為：

一種廢水中重金屬離子旋流強化萃取方法，包括以下步驟：

步驟1：含重金屬離子的廢水與有機萃取劑分別經由各自的動力單元，按一定壓力和流量比例，先進入旋流預混合萃取單元，受到所述旋流預混合萃取單元中旋流剪切力的乳化混合作用，然后進入螺旋靜態混合萃取單元，通過所述螺旋靜態混合萃取單元中內部螺旋元件進行切割、剪切、分流、旋轉和重新匯合，使得有機萃取劑乳化、良好分散混合并充分萃取所述重金屬；

即，在該步驟中，由于高速旋轉受到旋流剪切力的作用萃取劑將乳化成小液滴成為分散相分散于廢水中并萃取重金屬離子，旋流預混合萃取單元的作用是乳化、預混合、萃取，之后混合流體進入螺旋靜態混合萃取單元，受內部螺旋元件的切割、剪切、分流、旋轉和重新匯合，從而達到萃取劑乳化、良好分散混合、充分萃取的目的；

步驟2：步驟1中萃取后的混合液體進入旋流萃取分離單元，在所述旋流萃取分離單元中進行二次萃取及不相溶的兩相的快速分離；兩相分離后，含有萃取劑的比重大于水的有機相從底流口流出回收，凈化水相從溢流口流出單元；

即，在該步驟中，萃取后液體進入旋流萃取分離單元，在此單元利用不同密度、不相溶的兩相在旋流器中高速旋轉產生的離心場和旋流場達到分離的目的，高流速旋轉同時具有乳化、分散和分離的作用，可以完成進二次萃取及萃取劑與水的分離過程，萃取劑比重大于水因此萃取劑從底流進行回收，凈化水從溢流流出單元。

所述凈化水相和所述有機相中的萃取劑按如下方法進行深度分離：

從溢流口流出的所述凈化水相進入深度聚結分離凈化單元，分別流經高效波紋板聚結分離段和親油纖維深度聚結分離段，使得所述凈化水相中夾帶的少量萃取劑深度分離，得到再次凈化的水相；