เทคโนโลยีการตกผลึกด้วยการทำความเย็นในการบำบัดน้ำเสีย

1. บทนำ

การตกผลึก เป็นหนึ่งในกระบวนการพื้นฐานและทั่วไปในการผลิตทางเคมี กระบวนการตกผลึกแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก ได้แก่ การตกผลึกด้วยการลดอุณหภูมิ การตกผลึกด้วยการระเหย และการตกผลึกภายใต้สุญญากาศ การตกผลึกด้วยการลดอุณหภูมิโดยพื้นฐานแล้วแยกตัวถูกละลายออกจากสารละลายอิ่มตัวในรูปแบบของผลึกโดยการลดอุณหภูมิ

วิธีนี้ไม่กำจัดตัวทำละลาย แต่สารละลายจะถูกทำให้เย็นลงจนกลายเป็นสารละลายอิ่มตัวยิ่งยวด นอกจากนี้ยังใช้ได้กับสารที่ความสามารถในการละลายเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การตกผลึกด้วยการลดอุณหภูมิกลายเป็นวิธีการตกผลึกทางอุตสาหกรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย

2. การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมและข้อได้เปรียบของเทคโนโลยีการตกผลึกด้วยการลดอุณหภูมิ

เทคโนโลยี การตกผลึกด้วยการลดอุณหภูมิ ที่ประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมทำให้เกิดการตกผลึกโดยการลดอุณหภูมิหรือแช่แข็งสารละลายอิ่มตัวร้อน เมื่อเปรียบเทียบกับการตกผลึกด้วยการระเหย การตกผลึกด้วยการลดอุณหภูมิสามารถใช้ได้อย่างกว้างขวางกว่ากับสารที่ความสามารถในการละลายเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเมื่ออุณหภูมิของมันเพิ่มขึ้น

สารเหล่านี้รวมถึงแอมโมเนียมไนเตรต โพแทสเซียมไนเตรต แอมโมเนียมคลอไรด์ โซเดียมฟอสเฟต และเกลือกลอเบอร์ ค่าสัมประสิทธิ์การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความสามารถในการละลายนั้นสูง เมื่ออุณหภูมิลดลง ความสามารถในการละลายของสารเหล่านี้ก็ลดลงเช่นกัน และเกิดเป็นสารละลายอิ่มตัวยิ่งยวด เนื่องจากความไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ ตัวถูกละลายจะตกผลึกออกมาจากสารละลาย วิธีการตกผลึกด้วยการลดอุณหภูมิใช้ความแตกต่างของความสามารถในการละลายของแต่ละองค์ประกอบในสารละลายเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง (ดูรูปที่ 1) เพื่อบรรลุวัตถุประสงค์ในการแยกวัสดุ

ในการประยุกต์ใช้ทางอุตสาหกรรม การตกผลึกด้วยการลดอุณหภูมิมักจะรวมกับเทคโนโลยีการเข้มข้น เพื่อที่สารละลายจะถูกระเหยและทำให้เข้มข้นก่อนเพื่อก่อตัวเป็นสารละลายอิ่มตัว จากนั้นสารละลายอิ่มตัวจะถูกทำให้เย็นและตกผลึกเพื่อให้ได้ตัวถูกละลายโดยการแยกด้วยแรงเหวี่ยง

3. การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการตกผลึกด้วยการลดอุณหภูมิใน การบำบัดน้ำเสีย สาขา

น้ำเสียทางอุตสาหกรรมมักประกอบด้วยเกลือจำนวนมาก และองค์ประกอบของน้ำเสียมีความซับซ้อน ความเข้มข้นอิ่มตัวของแต่ละองค์ประกอบก็แตกต่างกัน ดังนั้นวิธีการตกผลึกด้วยการระเหยแบบดั้งเดิมไม่สามารถแยกเกลือองค์ประกอบในผลิตภัณฑ์ผลึกได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ผลิตภัณฑ์ผลึกที่ได้ไม่สามารถใช้เป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายได้ ยังคงต้องเสียค่าใช้จ่ายและกำลังคนในการจัดการ

ด้านล่างนี้คือการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการตกผลึกด้วยความเย็นในโรงงานเคมีแห่งหนึ่งในประเทศจีน องค์ประกอบหลักของน้ำเสียที่เกิดขึ้นในโรงงานเคมีนี้คือ Na2SO4 ตามข้อกำหนดการบำบัดน้ำเสีย จำเป็นต้องสกัดโซเดียมซัลเฟตออกจากสารละลาย เพื่อวัตถุประสงค์นี้ เทคโนโลยีการระเหยเข้มข้นและเทคโนโลยีการตกผลึกด้วยความเย็นถูกนำมาใช้เพื่อบำบัดน้ำเสียและได้ผลึกโซเดียมซัลเฟตในเวลาเดียวกันเป็นผลพลอยได้ที่มีมูลค่าเพิ่ม แผนภาพการไหลเฉพาะแสดงอยู่ด้านล่าง

หลังจากน้ำเสียเกลือ Na2SO4 ถูกทำให้ร้อนล่วงหน้าโดยน้ำควบแน่นจากกระบวนการระเหย มันจะเข้าสู่เครื่องทำความร้อนในขั้นที่ 1 และ 2 เพื่อระเหยและควบแน่น หลังจากถึงความเข้มข้นอิ่มตัว โซเดียมซัลเฟตเดคาไฮเดรตจะถูกแยกและแช่แข็งผ่านอุปกรณ์ตกผลึกแบบแช่แข็ง ของเหลวแม่หลังจากแยกด้วยแรงเหวี่ยงประกอบด้วยโซเดียมซัลเฟตจำนวนเล็กน้อย ซึ่งสามารถบำบัดด้วยวิธีการบำบัดน้ำเสียอื่นๆ

สลurryผลึกที่แยกออกมาประกอบด้วยผลึกโซเดียมซัลเฟตเดคาไฮเดรตเป็นหลัก และยังประกอบด้วยสารประกอบอินทรีย์และสิ่งเจือปนอื่น ๆ ในปริมาณเล็กน้อย สิ่งนี้จำเป็นต้องทำให้บริสุทธิ์เป็นโซเดียมซัลเฟตแอนไฮดรัส ประการแรก โซเดียมซัลเฟตเดคาไฮเดรตเข้าสู่ถังละลายเพื่อให้ได้สลurryโซเดียมซัลเฟต

จากนั้น มันเข้าสู่เครื่องระเหย MVR เพื่อผ่านการระเหยและตกผลึก ผลึกโซเดียมซัลเฟตถูกผลิตขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิสูง หลังจากการแยกของแข็ง-ของเหลวโดยการกระทำของแรงเหวี่ยง ของเหลวจะถูกทำให้แห้งในเตียงฟลูอิไดซ์และผลึกโซเดียมซัลเฟตก็ถูกผลิตขึ้นเช่นกัน ในที่สุด โซเดียมซัลเฟตที่สอดคล้องกับมาตรฐานจะได้มา

เทคโนโลยีการตกผลึกด้วยการลดอุณหภูมิถูกนำมาใช้อย่างสมเหตุสมผลในกระบวนการข้างต้น โดยใช้คุณสมบัติทางกายภาพที่ความสามารถในการละลายของโซเดียมซัลเฟตลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลง โดยการควบคุมอุณหภูมิอย่างสมเหตุสมผล การแยกโซเดียมซัลเฟตและสิ่งเจือปนอื่น ๆ ในน้ำเสียจึงเกิดขึ้น ผลิตภัณฑ์ที่ได้คือโซเดียมซัลเฟตสามารถขายเป็นผลิตภัณฑ์ได้ ซึ่งไม่เพียงแต่ขจัดค่าใช้จ่ายในการจัดการกับเกลือผสม แต่ยังสร้างมูลค่าเพิ่มอีกด้วย

ยิ่งไปกว่านั้น ในฐานะเทคโนโลยีการแยกทั่วไป การตกผลึกด้วยการลดอุณหภูมิมีข้อได้เปรียบหลายประการ เช่น หลักการกระบวนการที่เรียบง่าย การดำเนินงานที่ง่าย และอื่น ๆ นอกจากนี้ยังมีการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรม สารทำความเย็นที่ใช้สำหรับการตกผลึกด้วยการลดอุณหภูมิคือสารละลาย -10℃ ซึ่งจะเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ การตกผลึกด้วยการระเหยใช้ MVR evaporation กระบวนการ ซึ่งมีข้อได้เปรียบของการบริโภคพลังงานต่ำและประสิทธิภาพการทำงานสูง หากวิธีการกระบวนการทั้งสองนี้รวมกัน จะก่อให้เกิดผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่สูงขึ้น

4. บทสรุป

เนื่องมาจากนโยบายของประเทศและความต้องการขององค์กรเอง ความสำคัญของการบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมกำลังเพิ่มขึ้นทุกวัน น้ำเกลือปริมาณมากที่ปนเปื้อนในน้ำเสียยังคงมีประโยชน์ทางเศรษฐกิจสูง แต่วิธีการดั้งเดิมมักไม่สามารถได้เกลืออุตสาหกรรมบริสุทธิ์ที่สามารถใช้เป็นผลิตภัณฑ์ได้ ดังนั้น วิธีการตกผลึกด้วยความเย็นจึงมีข้อได้เปรียบและความเป็นไปได้อย่างมากในการจัดการกับน้ำเสียอุตสาหกรรมและทำให้การปล่อยน้ำเสียเป็นศูนย์ และจะถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางมากขึ้นในสาขาการบำบัดน้ำเสีย