废水萃取处理法

废水物理化学处理法

废水萃取处理法属于废水物理化学处理法之一种。是利用萃取剂，通过萃取作用使废水净化的方法。根据一种溶剂对不同物质具有不同溶解度这一性质，可将溶于废水中的某些污染物完全或部分分离出来。向废水中投加不溶于水或难溶于水的溶剂（萃取剂），使溶解于废水中的某些污染物（被萃取物）经萃取剂和废水两液相间界面转入萃取剂中以净化废水的方法。萃取处理法一般用于处理浓度较高的含酚或含苯胺、苯、醋酸等工业废水。

简介

原理

一种溶剂对不同的物质，具有不同的溶解度，应用溶剂的这种性质，把溶于废水中的某些污染物完全或部分分离出来。以处理含酚废水为例，将溶剂（如醋酸丁酯）投入含酚废水中，通过混合传质过程，水中溶质（酚）即转溶于溶剂中，直到溶质在两液相中达到平衡为止（即溶质在两液相中按一定比例分配，其浓度之比在一定范围内和一定条件下保持不变）。然后借助于比重差将溶剂与废水分离。这样，废水得到一定程度的净化，而溶质（酚）则可从溶剂中分离出来，回收使用。

分类

萃取操作按被处理物的物态可分固-液萃取、液-液萃取两类。工业废水的萃取处理,属于液-液萃取。被萃取物从废水中转入萃取剂中是传质过程。传质的推动力是废水中溶质的实际浓度与平衡浓度之差，达到平衡时，被萃取物在萃取剂和在废水中的浓度关系可以下式表示：K=C1/C2。式中K为分配系数;C1为平衡时被萃取物在萃取剂中的浓度；C2为平衡时被萃取物在废水中的浓度;K是一个变数,废水-萃取剂系统的不同,K值各异。废水中被萃取物的浓度、废水的温度如有变化,K值也不同。上式只在稀溶液中，在一定的温度下溶质分子在两液相中不离解也不缔合，而两液相又互不溶解条件下才成立。在特定的废水-萃取剂系统中要选择K值大的萃取剂。

萃取速率

为了增加萃取设备的效益，就要提高萃取速率。萃取速率是在单位时间内被萃取物质转入萃取剂中的数量。在实际操作中可采用高分配系数的萃取剂以增大各相中的推动力；或者选用增加相际接触的萃取设备以增加两相的接触面积；或者以增加萃取剂的用量等方法来提高萃取速率。

萃取剂的选择

萃取剂的性质直接影响萃取效果，也影响萃取费用。在选择萃取剂时，一般应考虑下面几个因素：

(1)萃取剂要有良好的溶解性能。萃取剂的溶解性能包括两个含义：一是它对萃取物溶解度要高；二是萃取剂本身在水中的溶解度要低。

(2)萃取剂与水的比重差要大。两者的比重差越大，萃取相与萃余相就越容易分层分离。

(3)萃取剂要容易再生。要求萃取剂与萃取物的沸点差要大，两者不形成恒沸物。

(4)价格低廉、来源要广。

(5)萃取剂应无毒，腐蚀性小，稳定性好，不易燃、不易爆等。

萃取方法和设备

液－液萃取操作流程分为三个步骤：

①混合：使废水和萃取剂最大限度地接触；

②分离：使轻、重液层完全分离；

③萃取剂再生：萃取后，分离出被萃取物，回收萃取剂，重复使用。

按废水和萃取剂的接触情况，萃取操作分为间歇萃取和连续萃取两类。

间歇萃取

一般采用多段逆流方式，使待萃取的废水与将近饱和的萃取剂相遇，而新的萃取剂与经过几段萃取后的稀废水相遇。这种方式采用的设备多为搅拌萃取器，容器中装有旋桨式或涡轮式搅拌器,通过搅拌,使两液相充分混合、接触,然后静置一段时间,轻重液分层，分别放出。这种方法设备简单,可节省萃取剂,但生产能力低，可用于处理间歇排出的少量废水。

连续萃取

多采用塔式装置，常用的有往复筛板萃取塔、转盘萃取塔和离心萃取机等。

①往复筛板萃取塔：分三个部分，塔上下两部分是分离室，中间是萃取段，废水由塔上部进入，萃取剂由塔下部进入。萃取段装有一根纵向轴，轴上装有若干块穿孔筛板，由塔顶电动机的偏心轮带动上下运动，造成两液相之间的湍流条件，使萃取剂和废水充分混合，强化传质过程。萃取后废水和萃取剂由于比重差而分离，萃取剂由塔顶流出,废水则由塔底流出。这种萃取塔用于煤气厂、焦化厂的氨水脱酚工艺，以及用于化工厂从废水中回收苯、酚和制药厂回收氨基吡啶等。

②转盘萃取塔：塔型同上述往复筛板萃取塔，也分三部分，上下两部分是分离室，中间是萃取段。萃取段无筛板，而在塔身上每隔一定距离有一环状隔板，中心轴上有若干块圆盘，圆盘随轴转动，通过剧烈的搅拌将萃取液分散成细小颗粒。这种塔的特点是生产能力大，如萃取要求不高，而所需处理的废水量较大，则可采用。

③离心萃取机：最简单的离心萃取器是将离心水泵和沉淀分离设备配合起来使用，但在萃取过程中容易产生乳化现象，因此运用离心原理研制成离心萃取机。萃取机中有一个转鼓,内有多层同心圆筒，每层都有许多孔口。萃取剂由外层的同心圆筒进入，废水液由内层的同心圆筒进入。由于转鼓高速旋转产生的离心力，废水由里向外,萃取剂由外向里流动,进行连续的对流混合和分离。在离心萃取机中产生的离心力约为重力的1000～4000倍，足以使萃取剂和水分离而实现高效的萃取。

上述三种萃取设备中，往复筛板萃取塔设备简单，传质效果尚好，使用较多。离心萃取机设备紧凑，占地小，效率高，但电耗大，设备加工复杂，有待改进。

被萃取物从萃取剂中分离出来后，萃取剂可重复使用。

再生方法有：

①蒸馏：利用萃取剂和被萃取物的沸点差别进行分离。

②投加化学药剂：使被萃取物转化成不溶于萃取剂的盐类。

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