反溶剂结晶法分离废盐：Na2SO4-NaCl - 溶剂三元相图机制研究及其生命周期评估 —— 为废盐资源化利用开辟新路径

工业废盐威胁环境与健康，传统处理方式弊端多，现有分离技术存在局限。研究人员采用反溶剂结晶（ASC）法分离废盐中 NaCl 和 Na2SO4。结果表明该法能高效回收二者，且经济环保。为废盐回收利用提供理论依据。

　　在化工生产的庞大体系中，工业废盐就像一颗隐藏的 “定时炸弹”。它是多种盐与有机污染物的复杂混合物，被列为危险废物。其来源广泛，毒性强，对环境和人类健康构成严重威胁。以往，传统的工业处理方法主要是填埋和海洋倾倒，这些做法不仅让环境承受巨大风险，还造成了资源的大量浪费。随着环保意识的增强和资源回收利用需求的增加，科研人员开始聚焦于从废盐中去除有机污染物，实现无害化处理。但废盐中蕴含的各种无机盐具有很高的回收价值，如果能将它们有效分离、提纯并转化为工业级原料，那无疑能让废盐 “变废为宝”，带来巨大的经济和环境效益。

目前，从废盐中分离不同无机盐组分的技术主要有膜分离和蒸发或冷冻结晶分离技术。膜分离技术利用特定孔径的膜来分离高盐废水中的溶质，可它对盐含量和水质要求苛刻，膜材料还容易污染，需要频繁清洗；蒸发或冷冻结晶分离技术依靠无机盐在不同温度下水中溶解度的差异来实现分离，可其工艺流程复杂，能耗极高。这些问题限制了它们在大规模工业生产中的应用。

为了解决这些难题，来自国内的研究人员开展了一项重要研究。他们采用反溶剂结晶（Antisolvent Crystallization，ASC）法，致力于实现工业废盐中主要成分 NaCl 和 Na₂SO₄的有效分离。该研究成果发表在《Desalination》上。

研究人员在实验中用到的主要关键技术方法有：通过对比分析八种有机溶剂对盐结晶的影响，筛选出合适的反溶剂；构建 Na₂SO₄-NaCl - 溶剂三元相图，以此解释盐结晶机制；对反溶剂进行蒸馏回收及循环利用研究，并提出改进策略。实验用到的废盐样本来自浙江绍兴杭州湾经济技术开发区的一家化工厂。

反溶剂类型和用量的影响

研究人员分别探究了多种反溶剂对纯饱和 NaCl 和 Na₂SO₄溶液结晶的影响。发现在甲醇、乙醇等八种测试溶剂中，它们对盐结晶的影响差异显著。对于 Na₂SO₄，甲醇、乙醇和丙酮表现突出。最终，甲醇凭借其优异的性能被选为最佳反溶剂。

混合盐分离的 ASC 过程

研究表明，当 NaCl 与 Na₂SO₄的比例低于 2.5 时，ASC 过程能从模拟盐混合物中有效分离出纯度高于 90% 的 Na₂SO₄。将该过程应用于 Na₂SO₄含量分别为 73.6%、21.66% 和 14.39% 的废盐样本时，产品纯度符合工业标准（Na₂SO₄>98%，NaCl>98.5%），NaCl 的产率稳定在 90% 左右，Na₂SO₄的产率分别为 98.79%、81.92% 和 60.62%。

溶剂对盐结晶的影响及机制

通过构建三元相图，研究人员发现，对 Na₂SO₄优先结晶有利的溶剂顺序为：甲醇 > 回收甲醇 > 甲醇 - 水 (1:1)> 回收甲醇 - 水 (2:1)> 水。这是因为与 NaCl 相比，Na₂SO₄在甲醇 - 水中的溶解度极低，其水合溶剂壳被破坏后无法形成甲醇 - 水合溶剂壳，从而结晶析出，而 NaCl 则留在甲醇 - 水合溶剂壳中，实现了混合盐的有效分离。

甲醇的回收和再利用

研究人员还对 ASC 过程中甲醇的回收和再利用进行了研究，提出了同时回收水和甲醇的改进策略，这不仅降低了成本，还减少了对环境的影响。

生命周期评估

生命周期评估显示，对于不同 Na₂SO₄含量的废盐，ASC 过程具有出色的经济可行性（929 - 1888 元 / 吨）和环境可行性（847 - 1968 kg CO₂ eq./t）。

综合来看，该研究成果意义重大。反溶剂结晶（ASC）法成功实现了从废盐中高效回收 Na₂SO₄和 NaCl 。甲醇作为可回收的反溶剂，通过调节溶液过饱和度，选择性地诱导 Na₂SO₄优先结晶，这一分离机制通过三元相图得到了系统阐释。同时，研究还对甲醇的回收利用和该过程的经济环境可行性进行了评估。这为反溶剂结晶技术在工业废盐回收领域的应用提供了全新的理论依据，有望推动工业废盐资源化利用的大规模发展，在环境保护和资源回收方面发挥重要作用。