脱除铝酸钠溶液中有机物的方法技术

本发明专利技术公开了一种脱除铝酸钠溶液中有机物的方法，其过程为：在铝酸钠溶液中加入石灰和表面改性用添加剂，老化反应得到改性水合铝酸钙浆液；将改性水合铝酸钙浆液放入待处理的含有机物的铝酸钠溶液中，加入强化界面吸附用添加剂，得到吸附了有机物的混和物；将混合物过滤，取滤液即为脱除了有机物的铝酸钠溶液，滤渣用冷水洗涤后随赤泥外排，或进烧结系统处理。本发明专利技术通过改变溶液中有机物的CMC，改性水合铝酸钙；结合溶液精制过滤过程，同步吸附脱除溶液中的有机物，从而可短流程脱除铝酸钠溶液中的有机物，具有短流程、高效和运行成本低等特点。

Removal of organic compounds from sodium aluminate solution

【技术实现步骤摘要】
脱除铝酸钠溶液中有机物的方法
本专利技术涉及一种铝冶金
，具体涉及一种脱除铝酸钠溶液中有机物的方法。
技术介绍
在拜耳法生产氧化铝的过程中，铝土矿中绝大部分有机物和少量过程添加的有机物(絮絮剂、消泡剂、助滤剂、减水剂等)会进入铝酸钠溶液中。溶液经长期循环后，铝酸钠溶液中总有机物碳(TOC)可达40g/L。这些有机物会导致氧化铝产出率降低、产品质量下降、碱耗升高及生产的大量泡沫减少反应槽有效容积等。因而，从铝酸钠溶液中高效经济脱除有机物一直是氧化铝生产中迫切需要解决的技术难题。铝酸钠溶液中有机物可分为高分子量有机物、中等分子量有机物和低分子量有机物。其中中高分子量有机物在浓碱、高温下被分解或降解，最终会生成低分子量有机物或碳酸钠。针对中高分子量有机物，主要开发了氧化法、燃烧法、沉淀法、吸附法、海水法、和离子交换法等方法；针对草酸钠等低分子量有机物，主要开发了沉淀法、吸附法、结晶法、海水法和石灰苛化法等方法。目前，已工业应用的方法有﹕燃烧法、海水法和石灰苛化法等。溶液燃烧法虽可高效脱除有机物，但成本高；海水法工艺流程简单，但碱和氧化铝损耗高；石灰苛化法可高效脱除草酸钠，但属末端脱除有机物，无法消除中高分子量有机物对生产的负面影响。其中，研究和申请吸附法除有机物专利技术较多﹕路培乾等(申请号201711273329.5)用制备的拟薄水铝石作为吸附剂，能除掉溶液中的腐殖酸钠有机物；高姌(申请号201810182823.9)提出了用活化后的活性炭吸附有机物的方法；吕林(201710332525.9)在循环母液中加入石灰，生成难溶的有机物的钙盐和水合铝酸钙吸附有机物这需增加流程和设备；刘桂华等(中国有色金属学报，2017，27(11)﹕2356～2361)用活性氧化铝吸附脱除腐殖酸钠的方法，但吸附容量小，还需循环利用氧化铝。国外SchepersBernhard(US4046855，Roe(US4578255)等利用合成的含镁层状化合物，吸附脱除铝酸钠溶液中的有机物；Gnyra(US4275043)提出用活性炭、活性氧化铝或活化粘土吸附脱除铝酸钠溶液中的腐殖酸钠；MarkEK等(US4902425)用阳离子聚合物(PolyDADMAC)通过离子交换(吸附)除去溶液中腐殖酸钠，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带相同电荷，存在排斥力，且胶束在吸附也存在排斥效应，因而上述吸附剂的吸附容量一般小于15mg/g，脱除有机物效率低；或需单独合成吸附剂，再生吸附剂条件相对苛刻，流程复杂，成本高。同时，有机物与吸附剂间是物理吸附，因而在高温洗涤过程中易脱附，会进一步降低脱除有机物的效果。因而，上述专利技术仍没有产业化应用。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术针对浓碱高温铝酸钠溶液，结合氧化铝生产中的溶液精制过程，本专利技术人提出了在铝酸钠溶液中加入添加剂，改变溶液中有机物的CMC，合成改性水合铝酸钙；在溶液精制叶滤过程中，同步吸附脱除溶液中的有机物，并采用较低温度水洗涤过滤渣，吸附有机物的水合铝酸钙随赤泥外排；或叶滤渣进入烧结系统中，烧掉其中有机物，循环利用水合铝酸钙。从而，可短流程脱除铝酸钠溶液中的有机物，具有短流程、高效和运行成本低等特点。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种脱除铝酸钠溶液中有机物的方法，包括以下步骤：S1、取铝酸钠溶液中加入石灰和表面改性用添加剂，老化反应得到改性水合铝酸钙浆液；S2、将所述改性水合铝酸钙浆液放入待处理的铝酸钠溶液中，加入强化界面吸附用添加剂，强化吸附，过滤，取滤液即为脱除了有机物的铝酸钠溶液。上述的方法，进一步的，所述S1中的铝酸钠溶液为待处理的铝酸钠溶液或脱除了有机物的铝酸钠溶液。上述的方法，进一步的，所述S1中，所述表面改性用添加剂为C2～C7烷基胺、氨基酸和缩聚胺中的一种或多种。上述的方法，进一步的，所述S1中，所述老化反应的温度为60℃～100℃，时间为0.5h～4h。上述的方法，进一步的，所述S1中，所述石灰按照CaO∶Al2O3分子比为3∶1的含量加入，所述表面改性用添加剂的添加量为1ppm～30ppm。上述的方法，进一步的，所述S2中，所述调控有机物状态用添加剂为腐殖酸钠、甘露醇和葡萄糖酸钠中的一种或多种。上述的方法，进一步的，所述S2中，所述混合吸附的温度为80℃～105℃，吸附时间为10min～120min。上述的方法，进一步的，所述S2中，所述调控有机物状态用添加剂的添加量为5ppm～50ppm。上述的方法，进一步的，所述方法还包括：S3、将过滤后的滤渣用水洗涤，洗液返回氧化铝生产流程中；S4、滤渣进行煅烧，烧掉其中有机物。上述的方法，进一步的，所述S3中所述水的温度为10℃～50℃。本申请的创造性在于：在研究如何脱除铝酸钠溶液中有机物时，专利技术人研究发现：(1)中等分子量有机物(碳链C6～C15)主要以羧酸盐的形式存在铝酸钠溶液中，具有较强的表面活性，其临界胶束浓度CMC随碱浓度、氧化铝浓度升高和温度降低而降低，有机物浓度超过CMC后易生成胶束。(2)以钠盐形式存在的有机物与极性吸附剂水合铝酸钙间作用主要是以物理吸附为主，在高温洗涤形式下易脱附；脱附率随有机物分子量减小而明显增大。(3)单体有机物分子(或离子)和胶束在被吸附时，由于胶束存在较大的截面积和较多的电荷而存在的排空效应，因而胶束会显著降低吸附脱除有机物的效果。(4)水合铝酸钙在铝酸钠溶液中易溶剂化，表面带负电荷，不利于吸附有机物钠盐(带负电)；加入表面改性用添加剂，既可调整水合铝酸钙的形貌和粒度、抑制粒子表面溶剂化，又可降低水合铝酸钙表面zeta电位，实现表面改性。(5)在低分子量有机物(如草酸钠)浓度高时，水合铝酸钙可通过化学吸附方式脱除部分草酸根，有利脱除部分低分子量有机物。(6)物理吸附的有机物在低温下水洗，有机物损失少，从而有利于高效脱除有机物等等。基于上述研究结果，结合粗液精制叶滤过程，利用水合铝酸钙作为助滤剂，表面改性水合铝酸钙，调控有机物的CMC浓度，改变有机物在铝酸钠溶液中的存在状态，协同强化水合铝酸钙对溶液中有机物的吸附；减少水合铝酸钙洗涤时有机物的脱附，最后将吸附有机物的水合铝酸钙渣随赤泥外排，或叶滤渣进入烧结系统中，从而达到短流程、低成本脱除铝酸钠溶液中有机物的效果。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术提供了一种脱除铝酸钠溶液中有机物的方法，流程短，结合氧化铝生产中已有的溶液精制过滤工序的设备和运行现状，改性后的水合铝酸钙既作为助滤剂，又作为吸附剂，除具有精制过滤的功能外，外增除有机物的功能，从而短流程脱除溶液中有机物。(2)本专利技术提供了一种脱除铝酸钠溶液中有机物的方法，普适性强、脱除效率高。不仅能高效脱除中高分子量有机物，而且还能脱除部分低分子量有机物，吸附容量可达121mg/g。(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脱除铝酸钠溶液中有机物的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、取铝酸钠溶液中加入石灰和表面改性用添加剂，老化反应得到改性水合铝酸钙浆液；/nS2、将所述改性水合铝酸钙浆液放入待处理的铝酸钠溶液中，加入强化界面吸附用添加剂，强化吸附，过滤，取滤液即为脱除了有机物的铝酸钠溶液。/n

【技术特征摘要】
1.一种脱除铝酸钠溶液中有机物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、取铝酸钠溶液中加入石灰和表面改性用添加剂，老化反应得到改性水合铝酸钙浆液；
S2、将所述改性水合铝酸钙浆液放入待处理的铝酸钠溶液中，加入强化界面吸附用添加剂，强化吸附，过滤，取滤液即为脱除了有机物的铝酸钠溶液。


2.根据权利要求1所述的脱除铝酸钠溶液中有机物的方法，其特征在于，所述S1中的铝酸钠溶液为待处理的铝酸钠溶液或脱除了有机物的铝酸钠溶液。


3.根据权利要求所述的方法，其特征在于，所述S1中，所述表面改性用添加剂为C2～C7烷基胺、氨基酸和缩聚胺中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中，所述老化反应的温度为60℃～100℃，时间为0.5h～4h。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中，所述石灰按照CaO...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桂华，李小斌，齐天贵，彭志宏，周秋生，符振江，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43