水处理原理与工艺课件-物理化学处理法3-萃取、膜分离

在多级错流萃取流程中，由于在各级均 加入新溶剂，萃取的传递推动力大，因而 萃取效果较好，但是溶剂耗用量大，混合 萃取液中含有大量溶剂，溶质浓度低，溶 剂回收费用高。
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图 11－ 9 多 级 错 流 萃 取 流 程 （ I,II－ 溶 剂 回 收 设 备 ）
水处理原理与工艺
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• 第一章 水处理方法概论 • 第二章 物理处理法工艺原理 • 第三章 化学处理法工艺原理 • 第四章 物理化学处理法工艺原理 • 第五章 生物处理法工艺原理 • 第六章 污水的深度处理技术 • 第七章 工业循环冷却水的水质处理与控制
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第四章 物理化学处理法工艺原理
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1、混凝 2、离子交换 3、吸附 4、萃取 5、膜分离
水处理中，萃取法目前仅适用于为数不多的几种有机废水 和个别重金属废水的处理，如含酚废水、含铜废水等。但萃取 在医药、化工等行业作为一种传质分离手段应用广泛，利用溶 质在两种不互溶的液相间分配性质的差异实现液体混合物分离。
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萃取法的步骤：
把萃取剂加入废水，并使它们充分接触， 有害物质作为萃取物从废水中转移到萃取 剂中
膜分离法是利用薄膜以分离水溶液中某些物质 的方法总称。以具有选择透过功能的薄膜为分离介 质，通过在膜两侧施加一种或多种推动力，使原料 中的某组分选择性地优先透过膜，从而达到混合物 分离和产物提取、浓缩、纯化的目的。
（1）给水处理领域中，膜分离方法大规模应用于海水淡化、苦 咸水淡化、纯水生产，在城市生活饮用水净化方面也有应用。
这一过程可在混合沉降器中进行，也可在各 种塔式设备中进行。该流程体现了逆流萃取传质 推动力大、分离程度高、萃取剂用量少的特点。 “多级多效萃取”
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多级错流萃取过程
由单级萃取设备所得的萃余相中通常含 有较多的欲分离的溶质，为进一步萃取溶 质，可将多个单级萃取设备串联起来，并 在各级中均加入新鲜溶剂，组成多级错流 萃取流程。
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原料液A+B
萃取剂S
混合器
澄清器
萃取相E
回收溶剂S
溶 剂 回 收 塔
萃取液E′
萃余相Ｒ
回收溶剂S
溶 剂 回 收 塔
萃余液Ｒ′
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萃取过程
振荡萃取
静置分层 12
多级逆流萃取过程
将多次萃取操作串联起来，实现废水与萃取 剂的逆流操作。
在萃取过程中废水和萃取剂分别由第一级和 最后一级加入，萃取相和萃余相逆向流动，逐级 接触传质，最终萃取取塔
常用的填料由拉西环和弧鞍等，材料 由陶瓷、塑料和金属等。
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离心式萃取设备
离心萃取机结构 紧凑，处理能力大， 能有效地强化萃取 过程，特别使用于 其他萃取设备难以 处理的物系。能处 理两相密度差小的 体系，缺点是结构 复杂，造价高，能 耗大，使其应用受 到限制。
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4、萃取法的应用 萃取法处理废水的一般流程
（4）来源广，价格便宜
（5）容易再生和回收溶质：将萃取相分离，可同 时回收溶剂和溶质，具有重大的经济意义。萃取剂 的再生方法有两种：物理蒸馏和化学药剂法。
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2、萃取工艺
➢ 混合：把萃取剂与废水进行充分接触，使溶质 从废水中转移到萃取剂中去；
➢ 分离：使萃取相与萃余相分层分离；； ➢ 回收：从两相中回收萃取剂和溶质。
步骤
把萃取剂和废水分离开了，废水就得到了 处理
把萃取物从萃取剂中分离出来，使有害物 成为有用的副产品，而萃取剂则可用于萃 取过程才算在技术上已经成立；其次，就 是经济上的考虑
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萃取法的关键是选择适宜的萃取剂和萃取设备。
1、萃取剂
在萃取操作过程中，选择合适的萃取剂，对萃 取效率和经济效果均有较大影响，选取萃取剂时， 可以从以下几个方面考虑：
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1）萃取法处理含酚废水
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2）萃取法处理含重金属废水
某铜矿矿石场废水中含铜0.3~1.5g/L，含铁 4.5~5.4g/L，含砷10~300mg/L，pH＝0.1~3。该废水 用N-510作复合萃取剂，用萃取器进行六级逆流萃 取，含铜的萃取剂用H2SO4进行反萃取，再生后重 复使用。
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5、膜分离
根据萃取剂与废水接触方式不同，萃取作 业可以分为间歇式和连续式两种；
根据二者接触次数的不同，萃取流程可分 为单级萃取、多级错流萃取、多级逆流萃取。
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单级萃取过程
萃取剂与废水经一次充分混合接触，达 到平衡后即进行分相。
单级萃取流程的操作是间歇的，在一个 设备装置中即可完成，主要用于实验室和 生产规模不大的萃取过程。
料液在第一级进行萃取后得萃余相R1继续在第二级用新鲜溶 剂萃取，一直到第N级得萃余相RN的浓度符合要求为止。
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3、萃取设备
分类
罐式(萃取器) 塔式(萃取塔) 离心机式(离心萃取机)
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1） 筛板萃取塔
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2）脉动筛板萃取塔
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3）转盘萃取塔
对于两液相界面张 力较大的物系，为 改善塔内的传质状 况，需要从外界输 入机械能来增大传 质面积和传热系数。
（2）废水处理领域中，在城市污水处理与利用以及各种工业废 水处理与回收利用方面正逐步得到推广和应用。
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5.1 膜分离方法概述
膜分离方法的分类 膜分离过程的推动力有浓度差、压力差和电位差等。
以压力差为推动力：微滤、超滤、纳滤、反渗透等
以浓度差为推动力；渗析、乳化液膜
物化处理法应用的场合很多，多用 在废水的深度处理中，在自来水的 常规处理工艺以及工业给水的处理 工艺中，也常见到物化的处理技术。
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4、萃取
向水中加入不溶于水的溶剂（萃取剂），与水充 分接触，使水中的溶质转溶于萃取剂中，直到溶质在 两个液相中达到平衡，然后静置，靠重力差把萃取剂 与水分离，萃取剂再生后重复使用，废水得到净化并 回收了有用物质。
（1）萃取能力大：即萃取剂对被萃取物的溶解度 要高，对水中其他物质的溶解度要低，而萃取剂本 身在水中的溶解度要低。
分配系数表征萃取剂的溶解性能：
Kf
cc* cs*
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（2）分离性能好：萃取过程中不乳化、不随水流 失，容易同废水分离，要求萃取剂粘度小，与废水 的密度差大，表面张力适中。
（3）化学稳定性好：难燃爆、毒性小、腐蚀性低、 闪点高、凝固点低、蒸汽压小，便于室温下贮存和 使用。