专利名称：：免蒸馏全分子筛去除和回收废水中有机相的方法与装置的制作方法
技术领域：
：本发明属于环保
技术领域：
，具体涉及一种废水中的有机相的去除和回收方法与装置。
背景技术：
：一般含有1%5%的有机相的废水，由于其大多具有易挥发性、易燃性、毒性，腐蚀性或反应性等特性，而被列为一类危险废物，对环境存在极大的危害性。如何有效并安全的去除废水中的有机相显得尤为重要。同时由于近代工业化和城市化加速了水环境的污染，造成水资源短缺，废水回收和回用已经成为一个重要的选择途径。经适当处理和回用，废水可以转变为一种水资源以减少新鲜水的需求量，也可减轻环境压力。而在众多的废有机溶剂中，很多具有较高的回收利用价值，对于此类废有机溶剂的回收利用，据有关资料表明，在国外如美国日本都有专门的环保机构进行处理和处置，一般是通过间歇蒸馏和萃取蒸馏来处理。由于很多有机相可以与水形成二元共沸物(见附图1)，所以通过蒸馏或萃取的方式只能得到有机物-水的均相或非均相共沸物。目前尝试以吸附分离的方法替代传统的间歇蒸馏或者萃取法以降低能耗己有文献报道。但多采用活性炭过滤法来吸收去除废水中的有机物(哈尔滨商业大学学报(自然科学版)，第20巻第6期，2004;工程与技术，2005，5)。将有机相的浓度由50%提高至88%是精馏过程能耗最主要因素。在将浓度1%-5%的废水浓縮至较高浓度有机相阶段采用疏水吸附剂的蒸汽相吸附/脱附分离、结合干燥剂的干燥功能，就可使处理回收的总能耗显著降低。本发明提供的一种新方法，采用疏水硅沸石(Silicalite-l)吸附剂或高硅ZSM-5分子筛将含有较低浓度有机相的废水免蒸馏经二级吸附分离直接浓縮获得高浓度的有机相，与传统的蒸馏或者萃取方法相比，节能40%60%，降低了生产成本，同时回收的有机相有很高的再利用价值，提升了产品的经济性，为绿色环保能源产业化提供了关键技术。实施本发明的生产装置结构简单，易于实现连续化和自动化生产，且其占地小，投资低。
发明内容本发明的目的在于提出一种能量消耗少、分离效率高的从废水中去除和回收有机相的方法与装置。本发明提出的从废水中去除和回收有机相的方法，具体步骤如下(1)将有机相含量为1%5%(质量百分数)的废水，经过气提或减压后，得到2040。C的有机相蒸汽；(2)将步骤(1)得到的有机相蒸汽加热至超过其沸点305(TC，然后通入温度保持为100-12(TC的第一级吸附床，进行吸附处理，吸附床使用1公斤疏水硅沸石吸附剂，有机相蒸汽的进料量为20-200g有机相/h，吸附剂的动态吸附量为80-230克有机相/千克吸附剂，吸附时间15-60分钟；采用减压脱附或载气脱附的方式，将疏水硅沸石吸附剂吸附的有机相含量大于95%的高浓度有机相脱附，脱附温度为100—14(TC，脱附时间为15-60分钟。(3)将步骤(2)获得的高浓度有机蒸汽通过3A吸附床，以脱除其中微量的水分，最后得到按质量计的含量大于99%的纯有机相。上述废水中的有机相可以是与水形成二元共沸物的有机溶剂。本发明中，使用的脱附气体可以是二氧化碳、空气或氮气中的一种或几种。本发明中第一级吸附床使用的吸附剂为疏水硅沸石吸附剂，如MFI(ZSM-5)型疏水沸石吸附剂或FAU(Y)型疏水沸石吸附剂，其化学成分为Si02，热和化学稳定性极高，使用寿命很长，(见中国发明专利ZZ"W5.A^>。它对水的饱和吸附容量<1%,对有机蒸汽的静态吸附容量在2~12%范围内。该沸石对有机溶剂的吸附是微弱的物理吸附作用，其吸附热很低。因此被该疏水吸附剂吸附的有机相吸附/脱附速度很快，热效应小，能耗很低。本发明使用疏水硅沸石吸附剂吸附分离过程节能的主要原因在于，该分离是基于分子筛的孔径对分子的择型吸附选择性效应，和吸附剂固体内巨大的内孔表面上晶体场/吸附质分子之间的弱相互作用、以拆分水和有机相之间以氢键相互的缔合。这种晶体场对缔合的吸附质分子拆分所需的能量远远低于单纯依赖蒸馏进行的缔合分子拆分消耗的热能。基于上述原理本发明的工艺流程系统图如图2所示，图中所附分离工艺单包含了单床疏水吸附床和3A沸石吸附床。将直接取自于2040°C废水(含有机相1-5%)的蒸汽经加热至100140。C后通入吸附床(内装疏水硅沸石吸附剂)进行吸附操作。蒸汽中的有机相被疏水吸附剂吸附，水被排出。吸附操作时间为15-60分钟。以后的操作均在100140。C的蒸汽相中进行。随后采用变压脱附的方式将疏水硅沸石吸附剂吸附的高浓度有机相脱附。脱附操作时间为15~60分钟。该高浓度的有机相蒸汽通入3A吸附床脱除其中微量的水，即可获得浓度大于99%的有机相。视吸附和脱附时间的不同,吸附床可采用二床或三床联合轮流运行。如在第一吸附床脱附开始时，第二吸附床(图2未示出)进行吸附操作，完成吸附后切换为脱附操作。同时,第三吸附床(图2未示出)进入吸附操作。以此顺序,3床联合运转,整套吸附装置可在计算机控制下实现连续和自动化生产。生产装置在(100140°C)下运行。根据上述工艺流程，本发明的装置构成如下它由一个废水罐1、真空泵2、疏水吸附床3、冷凝器4、减压/压縮机5、千燥床6、另一真空泵7和液体收集器8经管道连接组成，见附图3所示。其中，废水罐1得到的有机相蒸汽经真空泵2抽取和加压，经管道进入疏水吸附床3，疏水吸附床3出来的水汽进入冷凝器4冷却成水后排出；疏水吸附床3脱附出来的有机蒸汽经过减压/压縮机5，再通过管道进入干燥床6，经干燥脱水后，经过另一真空泵7压縮后进入液体收集器8，分离得纯的有机相(含量大于99%)。本装置中，在真空泵2与疏水吸附床3之间设有一个二通阀，疏水吸附床3与减压/压縮机5之间有一个三通阀9(其中一个端口为有机蒸汽气体取样口吸取余油蒸汽)和一个三通卡套IO(其中一个端口接真空压力表12)，在减压/压縮机5与干燥床6间设有一个三通阀13，其中一个端口接有一个二通阀，该二通阀的一个端口作为脱附的蒸汽气体的取样口；干燥床6、另一真空泵7和液体收集器8之间由另一个三通阀14连接，该三通阀14与液体收集器8之间接有一个三通卡套15，该三通卡套15的一个端口接有另一真空压力表16。本发明中吸附床3使用的疏水吸附剂为疏水硅沸石附剂。干燥床6使用3A分子筛、无水硫酸钙、生石灰或五氧化二磷为干燥剂。本发明中，所述的疏水吸附床3可采用2床或3床联动形式。图1为与水可以形成二元共沸物的部分有机溶剂。图中标号l为废水罐，2为真空泵，3为疏水吸附床，4为冷凝器，5为减压/压縮机，6为干燥床，7为另一真空泵，8为液体收集器，9为第一三通阀，IO为第一三通阀卡套，ll为第一二通阀，12为真空表，13为第二三通卡套，14为第二三通阀，15为第三三通卡套，16为真空压力表。具体实施方式实施例1:(1)将氯仿含量2%温度为25°C的废水溶液，经过气提或减压后，得到35°C的氯仿蒸汽；(2)将步骤(1)得到的氯仿蒸汽加热至90°C后，通入第一级吸附床，进行吸附处理，吸附床使用1公斤疏水硅石吸附剂，氯仿蒸汽的进料量为20-200g/h，吸附时间45分钟；采用减压脱附的方式将疏水硅沸石吸附剂吸附的含量大于95%的高浓度氯仿脱附，脱附温度为ll(TC，脱附时间为40分钟。(3)将步骤(2)获得的高浓度有机蒸汽通过3A吸附床，以脱除其中微量的水分，最后得到含量为99.0%的纯的氯仿。实施例2:(1)将异丙醇含量5%温度为20°C的废水溶液，经过气提或减压后，得到40°C的异丙醇蒸汽；(2)将步骤(1)得到的异丙醇蒸汽加热至115。C后，通入第一级吸附床，进行吸附处理，吸附床使用1公斤疏水硅石吸附剂，异丙醇蒸汽的进料量为20-200g/h，吸附时间35分钟；采用减压脱附的方式将疏水硅沸石吸附剂吸附的含量大于95%的高浓度异丙醇脱附，脱附温度为130'C，脱附时间为50分钟。(3)将步骤(2)获得的高浓度有机蒸汽通过3A吸附床，以脱除其中微量的水分，最后得到含量为99.2%的纯的氯仿。实施例3:(1)将乙酸乙酯含量5%温度为20°C的废水溶液，经过气提或减压后，得到40°C的乙酸乙酯蒸汽；(2)将步骤(1)得到的乙酸乙酯蒸汽加热至110。C后，通入第一级吸附床，进行吸附处理，吸附床使用1公斤疏水硅石吸附剂，乙酸乙酯蒸汽的进料量为20-200g/h，吸附时间30分钟；采用减压脱附的方式将疏水硅沸石吸附剂吸附的含量大于95%的高浓度乙酸乙酯脱附，脱附温度为120。C，脱附时间为45分钟。(3)将步骤(2)获得的高浓度有机蒸汽通过3A吸附床，以脱除其中微量的水分，最后得到含量为99.4%的纯的氯仿。实施例4:选择含有不同浓度不同的乙醇废水溶液，其条件和结果如下表表h<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>权利要求1、一种免蒸馏全分子筛去除和回收废水中的有机相的方法，其特征在于具体步骤如下(1)首先将有机相含量按重量百分比计为1％-5％的废水，经过气提或减压抽取的方式，得到20～40℃的有机相蒸汽；(2)将步骤(1)得到的有机相蒸汽加热至超过其沸点30～50℃，然后通入温度保持在100-120℃的第一级吸附床，进行吸附处理，吸附床使用1公斤疏水沸石吸附剂；有机相蒸汽的进料量为20-200g有机相/h，吸附剂的动态吸附量为80-240克有机相/千克吸附剂，吸附时间15-60分钟；采用减压脱附或载气脱附的方式，将疏水硅沸石吸附剂吸附的有机相含量大于95％的高浓度酒精脱附，脱附温度为100-140℃，脱附时间为15-60分钟；(3)将步骤(2)获得的高浓度有机相蒸汽通过3A吸附床，以脱除其中微量的水分，最后得到按质量计含量大于99％的有机相。2.一种免蒸馏全分子筛去除和回收废水中有机相的装置，其特征在于它由一个废水罐(1)、真空泵(2)、疏水吸附床(3)、冷凝器(4)、减压/压缩机(5)、干燥床(6)、另一真空泵(7)和液体收集器(8)经管道连接组成，其中，废水罐U)得到的有机相蒸汽经真空泵(2)抽取加压，通过管道进入疏水吸附床(3)，疏水吸附床(3)出来的水汽进入冷凝器(4)冷却成水后排出；疏水吸附床(3)脱附出来的有机相蒸汽经过减压/压縮机(5)后通过管道通入干燥床(6),经过千燥脱水后，再经过另一真空泵(7)压缩，然后进入液体收集器(8)，分离得纯的有机相。3.根据权利要求1所述的免蒸馏全分子筛去除和回收废水中有机相的方法，其特征在于废水中的有机相是与水形成二元共沸物的有机溶剂。4.根据权利要求1所述的免蒸馏全分子筛去除和回收废水中有机相的方法，其特征在于所使用的疏水沸石吸附剂是MFI(ZSM-5)型疏水沸石吸附剂或FAU(Y)型疏水沸石吸附剂。5.根据权利要求1所述的免蒸馏全分子筛去除和回收废水中的有机相的方法，其特征在于所使用的脱附气体是二氧化碳、空气或氮气中的一种或几种。6.根据权利要求2所述的免蒸馏全分子筛去除和回收废水中有机相的装置，其特征在于所述疏水吸附床(3)采用2床或3床联动方式。全文摘要本发明属于环保
技术领域：
，具体涉及一种废水中的有机溶剂的回收方法与装置。其操作步骤如下将含有有机溶剂的废水上空有机相/水混合蒸汽直接抽取，经加热后通入疏水硅沸石吸附剂床层，有机相被疏水吸附剂吸附，水被排出。随后采用减压脱附或者载气脱附的方式将疏水硅沸石吸附剂吸附的高浓度有机相脱附得到的浓度大于95％的有机相蒸汽、该蒸汽再经3A分子筛或其它干燥剂干燥脱水即得到浓度大于99％的有机相。本发明方法与传统的间歇蒸馏或者萃取法相比，本方法可实现连续化生产，其设备简单，占地小，效率高，能耗低。在绿色环保工艺上有广泛应用前景。文档编号C02F1/04GK101318717SQ200810037450公开日2008年12月10日申请日期2008年5月15日优先权日2008年5月15日发明者娟郭,陈筱诚,龙英才申请人:复旦大学