一种超声/臭氧/H2O2联合脱除铝酸钠溶液中有机物的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超声/臭氧/H2O2联合脱除铝酸钠溶液中有机物的系统和方法，该系统包括一密闭的超声/臭氧/H2O2混合接触反应腔、超声装置以及恒温装置，反应腔两侧分别开有进料口和出料口，进气口和排气口，进气口与臭氧发生器连接，排气口与废气吸收桶连接；反应腔底部设置有气水接触设备，臭氧通过气水接触设备扩散至水中。该方法是采用所述系统，在所述进料仓中添加铝酸钠溶液和H2O2得到混合溶液，混合溶液经进料口流入超声/臭氧/H2O2混合接触反应腔，通入臭氧，在超声波及搅拌作用下，水力停留3

【技术实现步骤摘要】
一种超声/臭氧/H2O2联合脱除铝酸钠溶液中有机物的系统和方法


[0001]本专利技术属于水处理
，具体涉及一种超声/臭氧/H2O2联合脱除铝酸钠溶液中有机物的系统和方法。

技术介绍

[0002]铝酸钠溶液中有机物主要有两大来源：（1）约96%有机物来源于铝土矿。我国铝土矿主要以有机物含量高达0.05%
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0.1%的一水硬铝石型为主，高温（0.5MPa）高压（260
‑
300℃）管道化溶出过程促使其分解为可溶性有机物，最终汇入铝酸钠溶液中；（2）约4%有机物来源于人为添加的浮选剂、絮凝剂和添加剂等。添加有机浮选剂促进铝土矿预脱硅，添加聚丙烯酰胺和丙烯酸钠等有机絮凝剂以强化赤泥沉降，加入有机添加剂以加速晶种分解，导致大量有机物残留于拜耳法循环体系中。
[0003]铝酸钠溶液中有机物对拜耳法生产氧化铝的影响主要分为以下几类：（1）降低种分分解率。在拜耳法流程中不断循环后，过量有机物使得氢氧化铝晶种粒度细化，严重影响晶种分解过程；（2）影响氧化铝的质量。例如：产品粒度细化、含碱量升高及产品白度指标降低；（3）改变溶出液的物化性质。随着生产流程中有机物不断累积，铝酸钠溶液的溶液比重、黏度及沸点被显著提升，并产生大量泡沫；（4）增加成本，恶化生产环境。增加成本主要体现在有机物导致设备结疤及增加碱耗。同时，铝土矿高压溶出过程可产生大量恶臭有机气体，使生产环境急剧恶化。因此，有机物在铝酸钠溶液中不断循环累积达到一定浓度后，将对氧化铝正常生产过程造成极大阻碍。
[0004]目前，针对铝酸钠溶液有机物去除的研究非常多，如公开号为CN108083308A中国专利申请涉及一种采用吸附法去除铝酸钠溶液中腐殖酸类大分子有机物的方法，其特征在于该方法是采用拟薄水铝石作为吸附剂，其过程是把铝酸钠溶液与拟薄水铝石混合后，进行静置吸附。采用该方法脱除有机物如草酸钠等，去除率最高可达73.2%，但是该方法存在吸附剂使用量大且循环利用率低的问题，成本较高。
[0005]又如公开号为CN107416877A的中国专利申请涉及一种清除铝酸钠溶液中有机物、铁和二氧化硅的工艺，包括如下步骤：将铝酸钠循环母液加热至80
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90℃，加入氧化钙进行吸附置换反应，使溶液中的有机物腐殖酸钠以钙盐形式析出，同时氧化钙和溶液中铝酸钠反应生成具有大表面积的铝酸钙细微颗粒，反应完毕后进行固液分离，调整溶液温度在45
‑
55℃，加入3
‑
6％体积的双氧水进一步脱去溶液颜色。采用该方法脱除有机物，去除率最高可达70%，但是存在需增加流程及引入新设备等问题，一次性投资较大。
[0006]国外专利US4902425涉及一种用阳离子聚合物（PolyDADMAC）通过离子交换（吸附）除去铝酸钠溶液中腐殖酸钠及碱液再生聚合物。由于有机物在铝酸钠溶液存在临界胶束浓度（CMC），易生成胶束；同时吸附剂表面溶剂化后一般带负电荷，与溶液中有机物钠盐因相同电荷而存在排斥力，且胶束吸附过程中也存在排斥效应。因此，上述吸附剂的吸附容量一般小于15mg/g，脱除有机物效率可达15%左右，并且需单独合成吸附剂，再生吸附剂条件相
对苛刻，流程复杂且成本较高。
[0007]又如公开号为CN101058433A的中国专利申请涉及一种拜耳法溶液中有机物的净化方法，其特征在于净化过程是将拜耳法溶液经过蒸发浓缩后，加入碳酸钠、硫酸钠、草酸钠、铝酸钙、氧化铝焙烧窑灰中的一种或二种以上的混合物的结晶添加剂，再降温结晶，使其中的有机物随添加剂以及碳酸钠、硫酸钠的结晶析出，分离结晶物而净化铝酸钠溶液。采用结晶法脱除有机物，去除率最高可达70%，但是该方法存在脱除效率较低，成本较高等问题。
[0008]再如公开号为CN111807394A的中国专利申请涉及一种拜耳法母液脱除有机物的方法，包括下述步骤：（1）将拜耳法母液采用单级、两级或多级膜过滤进行溶液分离，分离后的溶液为浓有机物溶液和脱除有机物溶液；（2）将所述脱除有机物溶液返回拜耳法氧化铝生产中母液蒸发工序进行蒸发浓缩；（3）将所述浓有机物溶液采用以下方法中的一种、两种或多种进行处理回收：i、浓有机物溶液进行蒸发浓缩；ii、浓有机物溶液加入石灰或石灰乳进行苛化；iii、浓有机物溶液配入铝土矿、氢氧化铝或氧化铝厂产生的赤泥进行混合烧结。采用膜过滤结合结晶法、石灰苛化法或煅烧法使有机物脱除率高，最高可达85%，但是仍存在成本较高及二次污染较严重等问题。
[0009]综上，开发一种绿色环保、节能高效降解铝酸钠溶液中有机物的新方法，对于氧化铝工业具有重要意义。

技术实现思路

[0010]针对上述问题，本专利技术的第一目的在于提供一种超声/臭氧/H2O2联合脱除铝酸钠溶液中有机物的系统，本专利技术的第二目的在于提供一种超声/臭氧/H2O2联合脱除铝酸钠溶液中有机物的方法。
[0011]本专利技术的第一目的是这样实现的，一种超声/臭氧/H2O2联合脱除铝酸钠溶液中有机物的系统，包括一密闭的超声/臭氧/ H2O2混合接触反应腔、超声装置以及恒温装置；所述超声装置包括超声波发生器和换能器振子，超声装置产生的振动通过介质传递给超声/臭氧/ H2O2混合接触反应腔中的反应液；所述恒温装置使超声/臭氧/ H2O2混合接触反应腔内保持恒定的温度；本专利技术的第二目的是这样实现的，一种脱除铝酸钠溶液中有机物的方法，是采用所述超声/臭氧/H2O2联合脱除铝酸钠溶液中有机物的系统，在进料仓中添加铝酸钠溶液和H2O2得到混合溶液，混合溶液经进料口流入超声/臭氧/ H2O2混合接触反应腔，通入臭氧，在超声波及搅拌作用下，水力停留3
‑
6h即得脱除有机物的脱除铝酸钠溶液，由出料口排放。残留残留臭氧气体由排气口16进入废气吸收桶6，吸收剂为Na2S2O3溶液。
[0012]本专利技术的技术原理为：超声/臭氧/H2O2协同氧化作用主要表现在两个方面：（1）超声波能够产生空化气泡，其溃灭可形成高温（>5000K）高压（>5
×
107Pa）微型反应区，促进有机物的分解，并强化臭氧和H2O2产生更多更高活性
•
OH自由基；（2）传质速率常数k
La
增大。一方面，超声波可将臭氧气泡粉碎成“微气泡”，提高臭氧、H2O2与溶液的接触面积，即增大a；另一方面，通过增加水的混合程度和紊动强度，降低液膜厚度，减少阻力，增大k
L
，从而提高臭氧和H2O2的传质速率。
（8）随着搅拌速率的升高，TOC去除率先升高后下降。合适的搅拌速率可加速臭氧和H2O2在溶液中的传质，但是过大的搅拌速率可导致溶液飞溅，并使得臭氧和H2O2在溶液中的存在时间缩短，抑制TOC去除；（9）随着水力停留时间的升高，TOC去除率先升高后下降。合适的水力停留时间有利于充分发挥臭氧和H2O2的氧化效果，但是过大的水力停留时间又会导致不必要的时间浪费。
[0015]本专利技术的有益效果为：本专利技术综合考虑影响TO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声/臭氧/H2O2联合脱除铝酸钠溶液中有机物的系统，包括一密闭的超声/臭氧/H2O2混合接触反应腔、超声装置以及恒温装置，其特征在于，所述超声装置包括超声波发生器和换能器振子，超声装置产生的振动通过介质传递给超声/臭氧/ H2O2混合接触反应腔中的反应液；所述恒温装置使超声/臭氧/ H2O2混合接触反应腔内保持恒定的温度；所述超声/臭氧/ H2O2混合接触反应腔的顶盖穿设有搅拌机构，两侧分别开有进料口和出料口，进气口和排气口，其中，所述进料口与进料仓连接，所述进气口与臭氧发生器连接，臭氧发生器产生的臭氧通过进气管道与设置在超声/臭氧/H2O2混合接触反应腔底部的气水接触设备连接，臭氧通过气水接触设备扩散至水中；所述排气口与废气吸收桶连接。2.根据权利要求1所述超声/臭氧/H2O2联合脱除铝酸钠溶液中有机物的系统，其特征在于，所述恒温装置为恒温水浴箱，恒温水浴箱中加热管用烧结氧化镁和电热丝制造；所述超声装置置于恒温水浴箱底部，超声/臭氧/ H2O2混合接触反应腔置于恒温水浴箱内，通过恒温水浴箱内的加热管进行控温。3.根据权利要求1所述超声/臭氧/H2O2联合脱除铝酸钠溶液中有机物的系统，其特征在于，所述气水接触设备为微孔扩散器。4.根据权利要求3所述超声/臭氧/H2O2联合脱除铝酸钠溶液中有机物的系统，其特征在于，所述微孔扩散器为刚玉或钛合金材质，孔径为0.1
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10μm，孔隙度为10
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50%。5.根据权利要求1所述超声/臭氧/H2O2联合脱除铝酸钠溶液中有机物的系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹少华，冉剑锋，姚家舒，李世伟，李亚丽，张利波，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：