揮發(fā)性有機(jī)物,半揮發(fā)物和幾乎不揮發(fā)

1、.含有機(jī)物廢水處理: .何謂揮發(fā)性有機(jī)物, 半揮發(fā)物和幾乎不揮發(fā)既然所處理的水稱之為廢水，那么其中有機(jī)物濃度不很高，比方重量百分比小于10%，小于5%， 小于2%，或小于1%。所以這些廢水可稱之為有機(jī)物稀水溶液。 那么有機(jī)物廢水處理也可視為有機(jī)物稀水溶液別離。一.揮發(fā)性有機(jī)物鑒于很多別離技術(shù)主要利用有機(jī)物的揮發(fā)性來別離, 我們可以用有機(jī)物稀水溶液中有機(jī)物對水的相對揮發(fā)度來衡量. 狹義地講, 在有機(jī)物濃度從0到2%的全X圍內(nèi)有機(jī)物/水的相對揮發(fā)度大于2的有機(jī)物, 我們稱之為揮發(fā)性有機(jī)物。為什么要強(qiáng)調(diào)從0到2%的X圍內(nèi), 因為恰恰有些有機(jī)物在這個濃度X圍內(nèi)與水形成共沸物 (相對揮發(fā)度隨濃度升高而變

2、得小于1) 。強(qiáng)調(diào)有機(jī)物/水的相對揮發(fā)度大于2 是因為相對揮發(fā)度越打越容易用精餾/吹脫原理分開。雖然有些化合物的純物質(zhì)飽和蒸汽壓遠(yuǎn)小于同樣溫度下水的蒸汽壓, 但是在低濃度下,亨利定律起作用。或者講,這些有機(jī)物特別是非極性有機(jī)物在稀水溶液中的活度系數(shù)很大, 大到幾十,幾百,幾千,甚至幾萬。 這樣, 有機(jī)物/水的相對揮發(fā)度揮發(fā)度大于1。按這個狹義定義, 屬于揮發(fā)性有機(jī)物的有:1. 幾乎所有9個碳以下的烴; 2. 幾乎所有8個碳以下5個鹵素原子以下的鹵代烴脂肪族和芳香族; 3. 幾乎所有6個碳以下的(一元)醇; 4. 幾乎所有8個碳以下的(一元)醚; 5. 除甲醛外的所有7個碳以下的(一元)醛和酮;

3、 6. 幾乎所有8個碳以下的(羧酸的)酯; 7. 幾乎所有6個碳以下的腈類(R), 如乙腈, 丙腈, 丙烯腈等; 8. 幾乎所有8個碳以下的(一元)脂肪族胺類(包括含氮環(huán)類化合物); 9. 6個碳以下的脂肪族單硝基取代物; 10. 芳香族單硝基取代物; 11. 芳香族單鹵單硝基取代物, 例如1-氯-2-硝基苯, 1-氯-3-硝基苯, 1-氯-4-硝基苯; 12. 芳香族二鹵單硝基取代物; 例如1,4-二氯-4-硝基苯, 1,2-二氯-2-硝基苯; 13. 二甲基酚類, 乙基酚; 14. 某些鹵代酚, 如2-氯酚, 2,4-二氯酚, 2,4,6-三氯酚; 15. 2-硝基酚, 1-氯-2-硝基酚

4、; 16. N-甲基苯胺, N-乙基苯胺; 17. 其它: 呋喃, 四氫呋喃, 糠醛,甲基糠醛,乙二醇二醚類, 二噁烷, 三噁烷等; 18. 揮發(fā)性無機(jī)物,如 氨,水合肼, 甲基水合肼等。含揮發(fā)性有機(jī)物廢水處理的常規(guī)和新興技術(shù)有：蒸餾，真空蒸餾，汽提，氣提吹脫，吸附, 滲透汽化滲透蒸發(fā)，間隙膜蒸餾叫單級膜蒸發(fā)/冷凝才對，真空膜蒸餾叫單級抽真空膜蒸發(fā)才對等。這些技術(shù)可用于從以上揮發(fā)性有機(jī)物稀水溶液中移走/富集/回收/純化揮發(fā)性有機(jī)物。但除了對很少數(shù)低沸點(diǎn)小分子化合物如氨, 甲胺, 二甲胺, 三甲胺, 乙胺, 二乙胺, 甲醇, 二氯甲烷, 氯仿, 甲酸甲酯, 甲酸乙酯乙酸甲酯, 乙酸乙酯等外, 上

5、述技術(shù)只能得到有機(jī)物-水的均相或非均相共沸物. 還需要其他技術(shù)比方吸附, 分相等進(jìn)展別離得純有機(jī)物產(chǎn)品。二.半揮發(fā)性有機(jī)物有些有機(jī)物的稀水溶液中, 有機(jī)物/水的相對揮發(fā)度揮發(fā)度小于1, 但是大于0.1. 而另一些有機(jī)物/水的相對揮發(fā)度在極稀情況下大于1,甚至大于2, 但相對揮發(fā)度隨濃度升高而很快變得小于1, 并與水形成沸點(diǎn)極接近水的沸點(diǎn)而有機(jī)物濃度又極稀的共沸物。比方,常壓下, 苯酚與水形成共沸物的溫度為99.5度,重量百分比濃度為0.32%,三丁胺與水形成共沸物的溫度為99.7度,重量百分比濃度為1.0%。另外有些化合物在整個濃度X圍內(nèi)于相對揮發(fā)度非常接近1, 如乙二胺。這些有機(jī)物包括:1.

6、 所有的一元羧酸,比方甲酸,乙酸,丙酸,丁酸, 丙烯酸;2. 鹵代一元羧酸, 如氯乙酸3. 苯酚, 甲基酚類;4.3-氯酚, 4-氯酚;5.3-硝基酚, 4-硝基酚;6. 苯胺,甲苯胺類, 氯苯胺類;7. 二胺類,如乙二胺, 丙二胺;8.乙二醇單醚類, 如乙氧基乙醇, 丁氧基乙醇;9. 幾乎所有9個碳以上的烴;10.幾乎所有9個碳以上或5個鹵素原子以上的鹵代烴;11.幾乎所有6個碳以上的(一元)醇;12. 幾乎所有8個碳以上的(一元)醚;13. 幾乎所有8個碳以上的(一元)醛和酮;14. 幾乎所有8個碳以上的酯;15. 幾乎所有6個碳以上的氰類(R);16. 幾乎所有8個碳以上的(一元)脂肪族

7、胺類(包括含氮環(huán)類化合物);17. 甲醛, 二醛類。蒸餾，真空蒸餾，汽提，氣提等技術(shù)不能有效地從以上揮發(fā)性有機(jī)物稀水溶液中脫除這些有機(jī)物。 有效的別離/回收方法包括萃取, 吸附, 離子交換, 滲透汽化 和其他一些膜方法, 下一個主題帖將介紹。三.幾乎不揮發(fā)的極性有機(jī)物幾乎不揮發(fā)有機(jī)物是指有機(jī)物/水的相對揮發(fā)度揮發(fā)度小于0.1。這里只講一些幾乎不揮發(fā)的極性有機(jī)物, 包括:1. 元羧酸;2. 鹵代一元羧酸, 如二氯乙酸, 三氯乙酸;3. 羥基羧酸類;3. 二酚類;5.二硝基苯類, 二硝基甲苯類;5.二硝基苯酚類;6. 硝基苯胺類;7. 氯代硝基苯胺類;7.二元醇類, 如乙二醇, 丙二醇, 丁二醇;

8、8.聚乙二醇單醚類;9. 酰胺類, 如甲基甲酰胺,二甲基甲酰胺(DMF), 環(huán)己酰胺等;10. 醇胺類, 如乙醇胺,二乙醇胺, 三乙醇胺等；11多胺類， 如 NH2CH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2蒸餾，真空蒸餾，汽提，氣提等技術(shù)只能從以上幾乎不揮發(fā)性有機(jī)物稀水溶液中移走水分, 不能脫除這些有機(jī)物。有效的別離/回收方法包括萃取, 吸附, 離子交換和其它一些膜方法, 另一個主題帖將介紹。四.不揮發(fā)有機(jī)物不揮發(fā)有機(jī)物指那些飽和蒸汽壓接近于零的有機(jī)化合物。極性的不揮發(fā)有機(jī)物例子有尿素，聚二脲，氨基酸類，氨基甲酸甲酯，氨基甲酸乙酯，甘油，木糖，葡萄糖，蔗糖，麥芽糖，寡聚糖等。當(dāng)廢水中含

9、有兩種或兩種以上的有機(jī)物質(zhì)時, 各有機(jī)物之間又相互作用,從而影響他們在水中的相對揮發(fā)度,如何別離視具體情況而定。再者, 水中含有的酸堿鹽糖, 甚至甘油, 對非極性, 弱極性的有機(jī)物有鹽析效應(yīng),這實(shí)際上提高了有機(jī)物的相對揮發(fā)度。含揮發(fā)性有機(jī)物廢水處理的常規(guī)和新興技術(shù)有：蒸餾，真空蒸餾，汽提，氣提吹脫，吸附, 滲透汽化滲透蒸發(fā)，間隙膜蒸餾叫單級膜蒸發(fā)-冷凝才對，真空膜蒸餾叫單級抽真空膜蒸發(fā)才對, 膜精餾等。按這個狹義定義, 屬于揮發(fā)性有機(jī)物的有:1. 幾乎所有9個碳以下的烴;2. 幾乎所有8個碳以下5個鹵素原子以下的鹵代烴;3. 幾乎所有6個碳以下的(一元)醇;4. 幾乎所有8個碳以下的(一元)醚

10、;5. 除甲醛外的所有7個碳以下的(一元)醛和酮;6. 幾乎所有8個碳以下的(羧酸的)酯;7. 幾乎所有6個碳以下的腈類(R), 如乙腈, 丙腈, 丙烯腈等;8. 幾乎所有8個碳以下的(一元)脂肪族胺類(包括含氮環(huán)類化合物);9. 6個碳以下的脂肪族單硝基取代物;10. 芳香族單硝基取代物;11. 芳香族單鹵單硝基取代物, 例如1-氯-2-硝基苯, 1-氯-3-硝基苯, 1-氯-4-硝基苯;12. 芳香族二鹵單硝基取代物; 例如1,4-二氯-4-硝基苯, 1,2-二氯-2-硝基苯;13. 二甲基酚類, 乙基酚;14. 某些鹵代酚, 如2-氯酚, 2,4-二氯酚, 2,4,6-三氯酚;15. 2

11、-硝基酚, 1-氯-2-硝基酚;16. N-甲基苯胺, N-乙基苯胺;17. 其它: 呋喃, 四氫呋喃, 糠醛,甲基糠醛,乙二醇二醚類, 二噁烷, 三噁烷等;18. 揮發(fā)性無機(jī)物,如 氨,水合肼, 甲基水合肼等。含揮發(fā)性有機(jī)物廢水處理的常規(guī)技術(shù)有：蒸餾，真空蒸餾，汽提，氣提吹脫和吸附。蒸餾，真空蒸餾，汽提技術(shù)可從揮發(fā)性有機(jī)物稀水溶液中移走/富集/回收/純化揮發(fā)性有機(jī)物。但除了對很少數(shù)低沸點(diǎn)小分子化合物如氨, 甲胺, 二甲胺, 三甲胺, 乙胺, 二乙胺, 甲醇, 二氯甲烷, 氯仿, 甲酸甲酯, 甲酸乙酯乙酸甲酯, 乙酸乙酯等外, 上述技術(shù)只能得到有機(jī)物-水的均相或非均相共沸物。 還需要其他技術(shù)比

12、方吸附, 分相等進(jìn)展別離得純有機(jī)物產(chǎn)品。蒸餾，真空蒸餾，汽提 等過程需要熱源, 處理1噸稀廢水約需要0.1- 0.3噸110 -120度的蒸汽(主要用于省溫和氣化), 能耗較高。吸附過程需要吸附劑再生, 而氣提需要吸收或冷凝柴能回收有機(jī)物, 否那么造成二次污染。較新的別離技術(shù)包括滲透汽化滲透蒸發(fā)，間隙膜蒸餾叫單級膜蒸發(fā)/冷凝才對，真空膜蒸餾叫單級抽真空膜蒸發(fā)才對, 膜精餾等。一. 真空膜蒸餾過程: 用疏水微孔膜, 廢水溶液走膜的一側(cè),另一側(cè)抽真空。優(yōu)點(diǎn): 只需低溫?zé)嵩醇訜? 脫除效率很高, 濃縮比可高達(dá)有機(jī)物/水相對揮發(fā)度的20-80%.缺點(diǎn): 溫差極化厲害, 水揮發(fā)量大, 料液需要屢次加熱,

13、 要想得到高回收率, 需要多個組件串聯(lián), 為了得到高濃產(chǎn)品, 還需要多個真空泵, 一局部低濃產(chǎn)品還要返回料液中。 真空泵尾氣排放也要考慮污染問題。國內(nèi)有幾家公司可以提供膜組件。二. 透膜冷凝: 其原理同于氣隙式膜蒸餾. 透過每個膜組件的冷凝液中有機(jī)物能被濃縮。該過程只需要低溫?zé)嵩春屠鋮s水, 無需高溫和真空操作。 多個組件串聯(lián)起來可以到達(dá)高回收率(50% -99.99%), 回收的低濃度冷凝液還可以回放到原料液中。透膜冷凝只能提供與真空膜蒸餾差不多的有機(jī)物/水濃縮比。該過程可以處理很低濃度的料液,得到提濃的有機(jī)物水溶液產(chǎn)品和更干凈的出水, 因而適用于處理精餾塔頂或塔底出水使得水中最終有機(jī)物含量達(dá)

14、標(biāo)。據(jù)我們仔細(xì)調(diào)查, 國內(nèi)國外只有我們能生產(chǎn)膜面積為十幾至幾十平方米的該類膜組件, 其比外表積為500-2000平方米/立方米組件。三. 親油性滲透汽化(organophilic pervaporation)依溶解擴(kuò)散原理,有機(jī)物優(yōu)先透過親油橡膠膜, 一般選擇性很高, 超過對水的相對揮發(fā)度(甲醇乙醇除外), 可得高濃產(chǎn)品。 但假設(shè)要高回收率和高選擇性, 需要高真空和低溫(冷凍)冷凝做推動力。 真空泵排放不凝性尾氣也是個問題。對低沸點(diǎn)化合物如甲胺, 二甲胺, 二氯甲烷等由于在膜中溶解度要差一些, 膜中傳質(zhì)系數(shù)比擬小. 別離時膜面積需要的多一些。綜和考慮, 用真空膜蒸餾過程要好一些。對甲醇-水體系

15、, 滲透汽化并沒有提供比膜蒸餾明顯大的選擇性; 反而,甲醇透膜速率降低很多。親油性滲透汽化與親水滲透汽化相結(jié)合可以得很純的有機(jī)物產(chǎn)品。我們可提供現(xiàn)成大型膜組件和過程設(shè)計。 國內(nèi)親油滲透汽化學(xué)術(shù)報道很多, 按說也應(yīng)該有廠家提供設(shè)備和設(shè)計吧, 但網(wǎng)上搜索沒有查到。四. 親油性滲透汽化冷凝是親油性滲透汽化和透膜冷凝的有效結(jié)合, 透膜冷凝設(shè)備中用親油性無孔橡膠膜代替疏水微孔膜, 從而免去了滲透汽化中的真空/低溫(冷凍)冷凝操作, 節(jié)省了電力。本過程適合相對高有機(jī)物濃度的情況, 如果料液進(jìn)口溫度高(60 -100 度), 更有利于有機(jī)物-水別離。該過程與透膜冷凝相比, 熱利用率更高, 有機(jī)物-水選擇性也更高。但當(dāng)有機(jī)物濃度逐漸降低時, 該過程效果不彰, 最好再用透膜冷凝脫除該過程出水中有機(jī)物以達(dá)標(biāo)回用或排放, 透膜冷凝的副產(chǎn)品再與原料液集合用該過程處理。這是我們的專利產(chǎn)品。我們可提供現(xiàn)成大型膜組件和相關(guān)過程設(shè)計。此前這種過程和設(shè)備國內(nèi)國外都未見報道。五. 膜精餾一種新型高效節(jié)能熱驅(qū)動膜過程類似精餾操作, 經(jīng)濟(jì)上更合理, 操作上更平安: 無需高溫,無需高壓,無真空操作, 該過程只需低溫?zé)嵩? 假設(shè)非要把所耗熱能折成低壓蒸氣(但熱品位可不一樣啊), 耗熱為0.05