從廢水中分離有機矽化合物的製作方法

2023-12-06 05:59:41

專利名稱：從廢水中分離有機矽化合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種從含有機矽化合物的廢水中分離出有機矽化合物的方法。
背景技術：
使用矽烷的水解工藝中，如在生產矽氧烷時，產生了含有機矽化合物的廢水。水中含有的有機矽化合物不可生物降解，並導致所謂的持續COD (化學需氧量)。為保護環境的原因，必須避免廢水中的持續COD。臭氧分解是一種用於降解廢水中的持續COD的已知方法，但操作費用高且會導致有機矽化合物的損失。同樣已知將有機矽化合物吸附至矽凝膠，但是卻不可能使其再生。因此，這裡也會引起高的費用以及有機矽化合物的損失。DE113478.DE2436080和DE^04968中，描述了通過液/液相能夠分離的方法與裝置。使用所述的相分離單元，僅有機矽化合物的液滴能夠從廢水中分離。該方法不能分離溶於廢水的有機矽化合物的重要組分。

發明內容
本發明涉及一種從含有機矽化合物的廢水中分離有機矽化合物的方法，其中，第一步中，加溫廢水到至少10°c ；第二步中，廢水在至少10°C下保持至少30分鐘；第三步中， 使廢水通過相分離單元(phase separation element)，在所述相分離單元中分離所形成的含有有機矽化合物的液滴。在第一和第二步驟中，來自溶解在廢水中的有機矽化合物形成液滴，該液滴在第三步中通過本身已知的用於分離液滴的裝置來分離。從而，甚至可從廢水中分離溶解於廢水中的有機矽化合物。尤其地，短鏈有機矽化合物反應形成長鏈有機矽化合物。化學反應是通過視覺上有機矽化合物從溶液中沉澱出來確定。這將導致有機矽化合物可再利用而提高回收率。同時，廢水中的持續COD降低了。使用這種方法可以處理各種類型含有機矽化合物的廢水。在通過用水來水解甲基氯矽烷生產矽氧烷時，產生了廢水。例如，水解過程形成的二甲基矽二醇 (dimethylsilanediol)是水溶性的並留在廢水中。該水解過程中還產生了氯化氫，其可再次被用於由甲醇生產甲基氯化物(氯甲烷)。氯化氫中含有甲基氯矽烷及其水解和縮合產物。還將這些有機矽化合物通入生產甲基氯化物(氯甲烷)時形成的水中。這些廢水的共同點在於實際上它們都含有溶解性的鹽酸。廢水中的有機矽化合物為，例如，二甲基矽二醇、環狀聚二甲基矽氧烷(3-8個二甲基矽氧烷單元)、直鏈聚二甲基矽氧烷和具有羥基、烷氧基和烷基基團的支化聚矽氧烷。聚二甲基矽氧烷在視覺上是水不溶性的。它們在廢水中以細微分布的液滴存在。 二甲基矽二醇是高度水溶性的；其溶解度取決於溫度。作為一種優選的用於測定廢水中有機矽化合物的測量方法，有用1HNMR測定Si上的甲基基團，測量值優選記錄為廢水中以mg/kg表示的CH3-(Si),並作為持續COD的度量。
在鹽酸存在下，高度水溶性的二甲基矽二醇易於縮聚形成環狀和直鏈聚二甲基矽氧烷。優選地，使用的廢水中含有按重量計至少0. 1%、特別優選按重量計至少1%、尤其是按重量計至少5 %的HCl，並且優選按重量計最多25 %、特別優選按重量計最多15 %的 HCl。優選地，在第一步中，廢水加溫到至少20°C，特別優選至少30°C，尤其地至少40°C 以及優選最高90°C，特別優選最高80°C。加溫優選在熱交換器中進行。在第二步中，廢水優選保持至少lh，特別優選是至少池。優選地，保持第一步中確定的溫度。第二步優選在容器中進行，例如，在儲存容器或攪拌釜中。優選地，在第二步中，廢水是攪動的(agitated)，尤其是攪拌的(stirred)。在第三步中，將廢水通過相分離單元，從而將難溶於水的有機矽化合物的小液滴 (fine droplets)從廢水中分離。合適的相分離單元都是用於從液體中分離液滴的除霧器(demister) 0這裡，使用本身已知的相分離單元描述在例如DE113478、DE2436080和 DE2804968中。優選地，使用聚結分離器(coalescence s印arator)。積聚形成的難溶於水的有機矽化合物，例如，作為聚結分離器中的輕相，並且可以在聚結分離器上部從水相(廢水)中分離出來。相分離單元優選含有濾床(fiber bed)。在相分離單元中，分離效率主要取決於濾床的尺寸如長度和厚度，其材料如玻璃纖維、PTFE、PVDF，以及體積流速和保留時間。廢水流過相分離單元後，有機矽化合物相聚集在相分離單元的上部區域並被分離出。在相分離單元中，優選採用的壓力差為0. (^bar，特別優選至少0. ^ar,尤其是至少0. Ibar,以及優選最高1. S3ar，特別優選最高lbar。第三步後從相分離單元中移出的廢水可以給料到廢水處理中。由於大多數情況下通過三個工藝步驟後有機矽化合物的分離不完全，則第三步後從相分離單元移出的廢水，可以作為總物流(total stream)或者次物流(substream)按照本發明的方法中的三個步驟再次處理。這種情況下，如果廢水的溫度適於第二步驟則可以選擇性地省去第一步。優選地，為了再次實施本發明中的方法，使用了另外的裝置，尤其是另外的容器和另外的相分離單元。所描述的方法可以重複其三個工藝步驟直到不可能再分離出有機矽化合物。
具體實施例方式以下的實施例中，除非另外說明，所有量和比例都是基於重量，所有壓力都是 0. IOMPa (絕對值)，且所有溫度都是20°C。實施例1 非根據本發明將一種氯甲烷裝置的廢水加熱且保持在40°C。廢水的鹽酸濃度為按重量計 1.5%。矽原子上甲基基團的量通過1H-NMR來測量。廢水含CH3-(Si)為900mg/kg。相分離材料FTC III 750-G-N(來自Franken Filtertechnik KGP)夾在兩個水平安裝的玻璃柱
4之間。過濾面積是49cm2。使用膜式泵能夠連續計量11/h的先前控制溫度的廢水通過過濾材料。過濾後廢水中含有850mg/kg的CH3-(Si)。實施例2:根據本發明重複實施例1，但事先在40°C於燒瓶中攪拌廢水4小時。產生了可視的變化。先前光學上清澈的廢水變渾濁(作為時間的函數)。因此呈渾濁的廢水隨後按實施例1中的描述進行過濾。能夠分離出清澈的第二有機相。過濾後的廢水中含有700mg/kg的CH3-(Si)。實施例3:根據本發明在燒瓶裡，40°C下將各種鹽酸濃度的廢水攪拌30分鐘、60分鐘、120分鐘和180分鐘，然後按實施例1中的描述進行過濾。結果列於下表
權利要求
1.一種用於從含有機矽化合物的廢水中分離有機矽化合物的方法，其中，在第一步中， 將所述廢水加溫到至少10°C ；在第二步中，所述廢水在至少10°C下保持至少30分鐘；在第三步中，使所述廢水通過相分離單元，在所述相分離單元中分離所形成的並含有有機矽化合物的液滴。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，使用的所述廢水含按重量計至少0.的HCl。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，在第一步中，將所述廢水加溫到至少30°C。
4.根據權利要求1至3所述的方法，其中，在第二步中，所述廢水是攪動的。
5.根據權利要求1至4所述的方法，其中，在第三步中的所述相分離單元是聚結分離ο
6.根據權利要求1至5所述的方法，其中，所述相分離單元在0.05巴至1. 5巴的壓差下運行。
7.根據權利要求1至6所述的方法，其中，在第三步之後，從所述相分離單元移出的廢水再循環作為在第一步或第二步的總物流或次物流用於再次處理。
全文摘要
本發明涉及一種從有機矽廢水中分離有機矽化合物的方法。在第一步中，將廢水加溫到至少10℃；在第二步中，使廢水在至少10℃下保持至少30分鐘；在第三步中，使廢水通過相分離單元，在所述相分離單元中分離所形成的並含有有機矽化合物的液滴。
文檔編號C02F1/02GK102355931SQ201080012064
公開日2012年2月15日 申請日期2010年3月3日 優先權日2009年3月17日
發明者烏爾麗克·比特納, 溫弗裡德·馬勒, 蘇珊·庫茨 申請人:瓦克化學股份公司