發酵廢水中乙醇分離技術研究

湯 敏， 侯建平

(重慶市江北區環境監測站，重慶 404100)

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發酵廢水中乙醇分離技術研究

湯 敏， 侯建平

(重慶市江北區環境監測站，重慶 404100)

闡述了主要過濾與分離方法的特點，找到了適合發酵廢水中乙醇的分離提純方法，分析指出了蒸餾法(共沸精餾)是適合發酵廢水中酒精分離的方法。

發酵廢水；乙醇；分離

1　引言

生活廢水在厭氧發酵后生成甲醇、乙醇、乙酸等物質，筆者主要分析了過濾和分離方法的特點，以找出適合發酵廢水中乙醇分離的技術。

2　主要過濾和分離方法

2.1納濾

納濾膜以壓力差為推動力，利用納米級膜表面孔徑實現對介質的分離。其具有制作精細、去除分子尺寸為單位納米級、結構疏松等優點[1]。其呈現出復合膜形態，較多為三維交聯結構，與反滲透膜相比，孔結構較為松散而尺寸較大，立體空間更大，同時，其表面帶有電荷，對不同電荷和不同價態的離子有不同的 Donnan 排斥效應，因此，其孔徑和表面電荷特征成為納濾膜其具備獨特分離性能的基礎[2]。

納濾膜應用中，其對多價離子有機物的脫除效果較好，因此，其在有機物的處理和化工原料的脫鹽純化中應用較為廣泛，如有機物的脫鹽與濃縮等[2～4]。同時，由于其分離性能介于超濾和反滲透之間，因而相對其它滲透膜應用，其具有通量高、滲透壓差低、操作維護費用低等優點。因此，納濾作為一種綠色、高效的分離技術廣泛的在國內外的不同領域應用[2～7]。不過，納濾膜主要應用與截留大分子有機物，廢水中不僅有大量的大分子物質，還有小分子酸和其他的小分子醇，所以納濾用于分離廢水中酒精難度較大。

2.2蒸餾法

蒸餾法包括簡單蒸餾、共沸蒸餾、萃取蒸餾和加鹽蒸餾法[8]。簡單蒸餾法在化工生產中應用較為廣泛。在應用中，其基于有機物的不同沸點而調節蒸餾溫度可以實現對廢有機溶劑的回收利用，因此，該法對有機溶劑的回收率較高，這不僅有利于環境保護，而且有利于廢物的回收利用，降低運行成本；但是此法能耗較大，不利于分離廢水中酒精[9]。

共沸精餾法是通過向共沸溶液中加入共沸劑而實現不同組分的分離。共沸劑的選擇是影響該法良好效果的重要因素。所選擇的共沸劑應具有能與原溶液中的某個組分形成共沸物，且所形成共沸物的揮發度與原有各組分的揮發度相差較大，易于回收和分離，熱穩定性好，無毒、無腐蝕性、價格低廉等特點[9，10]。實際應用中，常用共沸劑為異丙醚、苯等，其易于得到無水醇產品，但是共沸劑回收方式不便[9，10]。

萃取精餾法通常是通過添加沸點高、不與原料反應的溶劑，從而使難分離物轉化為易分離物并最終實現預分離物的分離。其在近沸點物和共沸物的分離中應用較為普遍。在該精餾法應用中，汽油、乙二醇為常用萃取劑，同時，萃取劑回收方式簡便，能耗小，但對回收設備要求嚴格，且溶劑損失和醇的純度存在工藝上的不可兼得性[9]。

加鹽精餾法通過基于鹽效應而改變汽液平衡進而實現被分離物的高效分離。與前兩個精餾方法相比，其具有處理效果好、處理效率高、能耗低等優點[9]。但其原料加入方式復雜，對設備要求高，同時所加的原料鹽對機器的腐蝕性較大，精餾劑回收困難且回收效率低。

2.3液液萃取法

液液萃取在廢水治理中泛應用較為普遍，在產業化的蒸餾應用中起到非常重要的作用。其具有設備成本低、處理效率較高等優點，但還具有容易造成二次污染、溶劑分離困難，單次萃取效果差等問題[11]。

2.4樹脂吸附法

樹脂吸附法是以高交聯度球粒狀的樹脂為吸附劑，通過基質之間的親和作用(靜電引力、范德華力)而實現對吸附質的分離。該吸附劑物理組織多孔、不溶于溶劑，對有機物的吸附去除效果好。溶質在水中的溶解度對吸附劑吸附能力的影響較大。一般來講，溶解度越大，吸附劑對吸附質的吸附阻礙越小，吸附效果越好。而由基質之間的親和力所引起的溶質對樹脂的親合程度是影響該吸附劑吸附能力的另一重要因素[11]。

在實際應用中，大孔吸附樹脂對含有芳環、分子量較高的有機物，如硝基酚、苯胺等有很好的吸附處理效果[11～15]。因此，其在有機化工廢水的處理中應用較為廣泛。在應用中，其可吸附回收廢水中大部分有用物質，實現污染物的綜合利用與資源化[11]。除此之外，其還被廣泛應用于物質的分離和提純中[11～16]，如中藥提純和生物醫學工程等。

2.5微波技術

近年來微波技術在化學領域的應用發展較快，其廣泛的應用在微波波譜分析、色反應和熱霧化等方面[17～20]。微波在化學分離的研究尚處于初級階段[21]。由于微波對水和脂肪類物質的快速加熱功能，使得乳液中油與水的分離速率存在較大差異，因此，?？嗣梨诠鹃_發出了微波破乳分離技術，應用于油水乳化液的分離中，應用效果較好[21]。

3　結語

蒸餾法、萃取法、樹脂吸附和微波技術都能夠實現乙醇的分離。其中萃取法由于萃取劑一般具有一定的環境危害性，容易造成二次污染，一般不考慮用此方法。樹脂吸附可以用來乙醇分離，但是一般主要用于大分子物質分離，而且脫附也相對麻煩。微波分離技術用于乙醇的分離，其主要是因為介電性不同，廢水中物質種類太多，不知道其實用性怎樣，還有待探索。納濾技術也可用于分離，不過納濾成本高，分離后難得到純的乙醇，還得加工處理后才能實現分離。共沸精餾對小分子低沸點有機物有較好的提純作用，而甲醇和乙醇都是小分子低沸點有機物，因此，共沸精餾是能得到乙醇最純的辦法。

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2016-05-08

湯敏(1980—)，女，碩士，高級工程師，主要從事環境監測工作和水治理技術的研究。

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