分离方法技术

技术编号:39802630 阅读:4 留言:0更新日期:2023-12-22 02:33
一种从被两亲性物质污染的水中分离微量该物质的方法,该方法包括以下步骤:允许一定量的包含初始浓度的该物质的水经由进入腔室的入口进入该腔室中;

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分离方法


[0001]本公开涉及一种用于从水中分离物质的装置以及使用该分离装置的方法

在一种形式中,该装置和方法可应用于去除存在于已从地体中提取的地下水中的稀污染有机材料

然而,该装置和方法还可以应用于从所有类型的污染水源中去除无机材料或污染物


技术介绍

[0002]全氟烷基或多氟烷基物质
(PFAS)
包括一系列多氟化烷基物质
(
包括但不限于不同碳链长度的羧酸

烷基磺酸盐

烷基磺酰胺基化合物和含氟调聚物化合物及其前体
)。PFAS
具有广泛的用途,包括作为专门的消防产品,或用于纺织品

皮革和地毯的浸渍或涂覆,或用于地毯清洁化合物,以及航空液压液

金属电镀

农业
(
用于某些类型蚂蚁的捕虫器
)、
照相成像

电子制造和不粘炊具应用

[0003]较高等级的
PFAS
降解为特定终点
PFAS
化学品
(
包括但不限于全氟辛烷磺酸盐
(PFOS)、
全氟辛酸
(PFOA)
和全氟己烷磺酸盐
(PFHxS)。
这些优先关注的化合物能够抵抗生物或非生物降解,因此在环境中持久存在

它们难以分解,有生物累积性,并且被认为会污染土壤
r/>地下水和饮用水源

[0004]已知
PFAS
会污染地下水,包括饮用水源
。PFOS、PFHxS

PFOA
已经在大多数发达国家司法管辖区发布了人类健康和环境监管标准

由于新的研究毒理学数据表明潜在的风险关联,预计其他
PFAS
化合物将被确定为关注污染物

需要补救方法以处理优先的
PFAS
化合物

[0005]通过使空气鼓泡通过地下水或在地下水井中鼓泡
(
也称为“空气剥离”)
来去除挥发性有机化合物
(VOC)
的技术在许多出版物中已为人所知

然而,还已知此类技术无法处理受
PFAS
污染的地下水

在最近的研究中,呈现了来自美国一处受
PFAS
污染的地点的数据,在该地点先前曾使用空气剥离来去除
VOC
,但在该活动的超过
25
年后,所调查的地点仍然存在高的

持续的
PFAS
污染,需要进行修复
(Environ.Sci.Pollut.Res(2013)20:1977

1992pp)。
虽然它们是可溶的,但大多数长链
PFAS(
包括
PFOS

PFOA)
具有低到极低的蒸气压,这意味着它们不易挥发,因此空气剥离并不是无效的补救措施

[0006]已证明,使用常规的圆柱形分馏柱可以从受遗留的消防泡沫制剂
(
例如
3M Lightwater)
影响的地下水和地表水中去除
PFAS
,该
PFAS
的特征在于较高的长链
/
短链浓度比,进水总可检测平均
PFAS
浓度在3μ
g/l
至9μ
g/l
之间

[0007]许多受地下水
/
地表水
PFAS
污染影响的环境场所通常通过
0.1
‑1μ
g/l
范围内的总可检测
PFAS
浓度来定义,这代表微量或超低水平污染

受超微量水平
(<0.1
μ
g/l)PFAS
影响的水
(
例如,饮用水和垃圾填埋场渗滤液
)
以及受微量水平
(<1
μ
g/l)PFAS
影响的水
(
例如,工业废水和场外环境地下水
/
地表水
)
需要能够处理和从曝气水柱去除足够
PFAS
质量以实现可收获泡沫的初级分馏过程,随后使用后续的二级
/
三级泡沫分馏过程进行再处理以进一步富集

[0008]然而,已证明,当使用常规的圆柱形柱几何结构时,很难证明微量水平
(<1
μ
g/l)

超微量水平
(<0.1
μ
g/l)
进水总可检测平均
PFAS
浓度的泡沫分馏能力

需要改进的初级分馏过程和装置以去除
PFAS
并产生稳定的泡沫产品


技术实现思路

[0009]在第一方面,提供了一种从被物质污染的水中分离一定量该物质的方法,该方法包括以下步骤:使一定量的包含初始浓度的该物质的水经由进入腔室的入口进入该腔室中;将气体流引入到腔室中,其中所述引入的气体引起水在腔室中流动,并且产生泡沫层,该泡沫层形成于腔室中所述水流与引入的气体流的界面处并且上升到界面上方,该泡沫层包含一定量的水还有与其初始浓度相比富集量的该物质;控制上升到界面上方的泡沫层的含水量以影响其中的物质浓度;并且从腔室上部去除至少一些泡沫层

[0010]在某些实施方案中,针对特定的处理情况,气体流和泡沫层的产生以分批模式进行

[0011]在一些实施方案中,控制泡沫层的含水量的步骤通过来自包含以下各项的组的方式进行:控制引入的气体流的物理参数;和控制泡沫层的物理参数

[0012]在一些实施方案中,控制引入的气体流的物理参数的步骤包括使用流量控制器和入口阀来控制所述引入的气体流进入腔室

[0013]在一些实施方案中,控制引入的气体流的物理参数的步骤包括使用气泡发生器件,该气泡发生器件位于所述引入的气体进入位于腔室中的水中之前或之处

气泡发生器件可包括位于腔室内并与水接触的空气鼓泡器
(
或等同术语,比如起泡器

玻璃料

曝气器

曝气扩散器

空气石等
)。
另一种类型的气泡发生器件可涉及将空气引入到穿过例如文丘里膨胀器等的水流中,以在原位产生细小的空气泡,然后将该曝气的流通入腔室中

本专利技术人采用后一实施方案是因为其简单易行,并且是使进入腔室的空气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种从被两亲性物质污染的水中分离微量该物质的方法,所述方法包括以下步骤:

允许一定量的包含初始浓度的该物质的水经由进入腔室的入口进入该腔室中;

将气体流引入到腔室中,其中所述引入的气体引起该腔室中的水流动,并产生泡沫层,该泡沫层形成于腔室中与所述水流和引入的气体流的界面处并上升到该界面上方,该泡沫层包含一定量的水以及与它们的初始浓度相比的富集量的所述物质;

控制上升到界面上方的泡沫层的含水量以影响其中所述物质的浓度;和

从腔室的上部部分去除至少一些泡沫层
。2.
如权利要求1所述的方法,其中所述气体流和所述泡沫层的产生是连续的
。3.
如权利要求1或权利要求2所述的方法,其中控制泡沫层的含水量的步骤通过来自包括以下各项的组的方式进行:控制引入的气体流的物理参数;以及控制泡沫层的物理参数
。4.
如权利要求3所述的方法,其中控制引入的气体流的物理参数的步骤包括使用流量控制器和入口阀来控制进入腔室的所述引入的气体流
。5.
如权利要求3或权利要求4所述的方法,其中控制泡沫层的物理参数的步骤包括使用圆锥形泡沫分馏腔室来限制在该腔室内产生的上升泡沫体积,从而增加泡沫层排水
。6.
如前述权利要求中任一项所述的方法,其中控制上升到界面上方的泡沫层的含水量以影响其中的物质的浓度的步骤包括使用管状出口腔室,该管状出口腔室布置成从圆锥形泡沫分馏腔室垂直向上延伸并在湿泡沫离开腔室时接收该湿泡沫
。7.
如权利要求6所述的方法,其中控制上升到界面上方的泡沫层的含水量以影响其中的物质的浓度的步骤包括使用具有内部肩部区域的管状出口腔室,该内部肩部区域减慢湿泡沫沿出口柱通过的速率,并有助于湿泡沫的排水
。8.
如权利要求7所述的方法,其中,在所述从管状出口腔室的上部部分去除的步骤期间,并且在经历二次处理步骤之前,使泡沫层塌陷
。9.
如权利要求8所述的方法,其中通过使用来自包括以下各项的组的机械装置来使泡沫层塌陷:泡沫消除器

真空抽取器件和泡沫抽取头
。10.
如权利要求
11
或权利要求
12
所述的方法,其中,用于处理包含富集的物质的塌陷的泡沫层的二次处理步骤使用包括以下各项的组中的至少一种过程:吸附
(
使用活性炭

粘土或离子交换树脂
)、
过滤
(
使用反渗透膜
)
;以及将更多量的气体引入到独立的容纳装置中以产生包含进一步富集量的物质的另一个浮选泡沫层
。14.
如前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述物质是有机的
。15.
如权利要求
14
所述的方法,其中所述微量两亲性物质是全氟烷基物质或多氟烷基物质
(PFAS)
中的至少一种
。16.
如权利要求
15
所述的方法,其中所述全氟烷基物质或多氟烷基物质
(
称为
PFAS)
包括包含以下主要两亲性物质的组中的一种或多种:全氟辛烷磺酸
(PFOS)
;全氟辛酸
(PFOA)
;全氟正己烷磺酸
(PFHxS)
;全氟壬酸
(PFNA)
;全氟癸酸
(PFDA/Ndfda)

6:2

含氟调聚物磺酸盐化合物
(6:2FTS)

8:2

含氟调聚物磺酸盐化合物
(8:2FTS)
;和全氟辛酸
(PFHpA)
;多氟羧酸

烷基磺酸盐和烷基磺酰胺基化合物;以及各自具有不同碳链长度的含氟调聚化合物;并且包括这些的前体
。17.
用于从被两亲性物质污染的水中分离微量的这些物质的装置,所述装置包括:

具有入口的腔室,该腔室布置成在使用中允许一定量的污染水进入其中,该污染水包
括初始浓度的所述物质;

气体引入器件,该器件在使用中允许气体进入到腔室中,引入的气体用于引导水在腔室内流动,并且用于产生泡沫层,该泡沫层形成于腔室中与所述水流和引入气体的界面处并且上升到该界面上方,该泡沫层包含一定量的水并且还包含与其初始浓度相比的富集量的物质;其中,该装置布置成在使用中将泡沫层容纳在腔室的上部部分附近,并且控制上升到界面上方的泡沫层的含水量,以影响其中的物质的浓度;和

用于从腔室的上部部分去除至少一些泡沫层的器件
。18.
如权利要求
17
所述的装置,其中所述腔室包括圆锥形容器,该圆锥形容器在使用中布置用于在腔室中限制泡沫的横截面流动路径,从而导致所述泡沫层的泡沫限制和排水
。19.
如权利要求
17
至权利要求
18
所述的装置,用于提供对泡沫层的含水量的控制,其包括用于以下至少一项的装置:控制引入的气体流的物理参数;以及控制泡沫层的物理参数
。20.
如权利要求
19
所述的装置,用于控制引入到腔室中的气体流的物理参数包括,响应于包括以下各项的组中的一项的测量使用流量控制器和气体输送管线上的入口阀:泡沫层的含水量;泡沫层的泡沫稳定性;腔室中界面的位置
。21.
如权利要求
17
至权利要求
20
中任一项所述的装置,还包括管状出口腔室形式的泡沫层去除器件,该器件布置成从圆锥形泡沫分馏腔室垂直向上延伸并且在湿泡沫离开腔室时并且在二次处理步骤之前接收该湿泡沫
。22.
如权利要求
21
所述的装置,还包括管状出口腔室形式的泡沫层去除器件,该器件布置成具有内部肩部区域,该区域减慢湿泡沫沿着出口柱通过的速率,并且有助于湿泡沫的排水
。23.
如权利要求
22
所述的装置,其中所述泡沫层塌陷器件包括来自包括以下各项的组的机械装置:泡沫消除器

真空抽取器件和泡沫抽取头
。24.
如权利要求
31
或权利要求
32
所述的装置,还包括二次处理器件,该器件在使用中用于处理塌陷的泡沫层以去除富集的物质,其中所述处理器件包括包含以下各项的组中的至少一项:吸附
(
使用活性炭

粘土或离子交换树脂
)、
过滤
(
使用反渗透膜
)
;真空蒸馏;滚筒干燥;以及将更多量的气体引入到独立的容纳装置中以产生包含进一步富集量的物质的另一个泡沫层
。25.
一种从被主要和次要两亲性物质污染的水中分离微量所述物质的方法,该主要两亲性物质具有
≥C8
的相对较长的分子烃链长度,相比之下其他短链两亲性物质
≥C6
,所述方法包括以下步骤:

在第一时间间隔内将气体流引入到含有污染水的容器中,旨在产生泡沫层,该泡沫层上升到与所述水和气体流的界面上方,使得泡沫层包含一定量的水和与其初始浓度相比富集量的主要两亲性物质,然后将其去除;和

在另外的时间间隔内,重复将气体流引入到容器中的步骤,但每次以较高的主要两亲性物质的气体流率进行;直到没有更多的主要或次要两亲性物质能够被去除
。26.
一种从水中分离一定量的主要和次要两亲性物质的方法,该水最初被所述物质的混合物污染,该主要两亲性物质具有相对较长的分子烃链长度
≥C8
,相比之下该次要两亲性物质
≤C6

所述方法包括以下步骤:

将气体流引入到含有污染水的容器中,旨在产...

【专利技术属性】
技术研发人员:D
申请(专利权)人:欧佩克修复技术有限公司
类型:发明
国别省市:

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