[发明专利]一种废水中重金属离子旋流强化萃取方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及节能环保领域，涉及一种萃取废水中重金属离子的旋流强化萃取、旋流分离及聚结分离的方法，以离子液体萃取重金属离子为原型，确切的说涉及一种萃取剂萃取去除废水中重金属的旋流乳化、混合萃取、旋流分离及聚结深度分离的方法与装置。

背景技术

重金属离子来源广泛，涉及化工、矿山、机械制造、冶金、电子和仪表等行业。重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆等特点，既可以直接进入水体、大气和土壤，造成直接污染，也能在各种环境中相互迁移，造成间接污染。重金属不能由微生物降解，在环境中只能进行形态间的相互转化，直接或间接地使人体永久性中毒，引发多种疾病甚至致癌。因此控制重金属离子的排放已刻不容缓。目前去除废水中重金属离子的方法包括化学沉淀、离子交换、生物絮凝、蒸发浓缩、溶剂萃取等，但大多数工艺和设备成本高，效率低，操作复杂，后续处理困难。其中液液溶剂萃取由于具有能耗低投资小设备简单适应性强分离效果好易于连续操作等优点已成功用于废水中重金属的回收，但传统的有机萃取剂由于与水有一定的互溶性而且挥发性大毒性强，会对环境造成二次污染。为克服传统萃取分离的缺点，最近一些研究者尝试将功能化的离子液体用于废水中重金属离子的去除和回收，并在实验室中取得了良好的效果，本申请正是基于以憎水型咪唑型功能离子液体为萃取剂萃取废水中铜离子的工业应用为背景的。目前国内外尚未见有离子液体萃取废水中重金属的工业化应用的报道，研究工作一直停留在实验室阶段，本申请集萃取、分离、回收循环于一体，提供了一种可行的工业化实施工艺与装置。

中国专利申请CN201310556596、发明人许萧等，公开了一种使用固体颗粒吸附剂吸附水中重金属离子的旋流强化方法，涉及固相吸附重金属离子、旋流强化吸附、旋流分离的方法与装置。本申请与其不同的是针对液相萃取剂并增加了聚结深度分离单元。中国专利申请CN201410013074，发明人张剑，公开了一种应用于石油化工油水两相非均相混合液模块化高效分离设备，其内件由整流段、粗粒化、强化沉降分离、纳米纤维聚结分离几个部分组成，经过专利申请人的指导，本申请的深度聚结分离单元采用了与其相似的原理，但该单元与其对比，应用领域不同、分离相的性质不同、聚结材料的选择不同及其不需要回收循环，因此在该段单元的装置设置上有很大差异。

发明内容

为了克服传统液-液溶剂萃取中萃取剂消耗量大、引入二次污染的不足，本申请集萃取、分离、回收循环于一体，提供了一种废水中重金属离子的旋流萃取及萃取剂深度分离的方法及装置。

具体的技术方案为：

一种废水中重金属离子旋流强化萃取方法，包括以下步骤：

步骤1：含重金属离子的废水与有机萃取剂分别经由各自的动力单元，按一定压力和流量比例，先进入旋流预混合萃取单元，受到所述旋流预混合萃取单元中旋流剪切力的乳化混合作用，然后进入螺旋静态混合萃取单元，通过所述螺旋静态混合萃取单元中内部螺旋元件进行切割、剪切、分流、旋转和重新汇合，使得有机萃取剂乳化、良好分散混合并充分萃取所述重金属；

即，在该步骤中，由于高速旋转受到旋流剪切力的作用萃取剂将乳化成小液滴成为分散相分散于废水中并萃取重金属离子，旋流预混合萃取单元的作用是乳化、预混合、萃取，之后混合流体进入螺旋静态混合萃取单元，受内部螺旋元件的切割、剪切、分流、旋转和重新汇合，从而达到萃取剂乳化、良好分散混合、充分萃取的目的；

步骤2：步骤1中萃取后的混合液体进入旋流萃取分离单元，在所述旋流萃取分离单元中进行二次萃取及不相溶的两相的快速分离；两相分离后，含有萃取剂的比重大于水的有机相从底流口流出回收，净化水相从溢流口流出单元；

即，在该步骤中，萃取后液体进入旋流萃取分离单元，在此单元利用不同密度、不相溶的两相在旋流器中高速旋转产生的离心场和旋流场达到分离的目的，高流速旋转同时具有乳化、分散和分离的作用，可以完成进二次萃取及萃取剂与水的分离过程，萃取剂比重大于水因此萃取剂从底流进行回收，净化水从溢流流出单元。

所述净化水相和所述有机相中的萃取剂按如下方法进行深度分离：

从溢流口流出的所述净化水相进入深度聚结分离净化单元，分别流经高效波纹板聚结分离段和亲油纤维深度聚结分离段，使得所述净化水相中夹带的少量萃取剂深度分离，得到再次净化的水相；