一种超声-非均相催化臭氧氧化脱除铝酸钠溶液中有机物的方法技术

本发明专利技术属于湿法冶金技术领域，具体涉及一种超声

【技术实现步骤摘要】
一种超声
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非均相催化臭氧氧化脱除铝酸钠溶液中有机物的方法


[0001]本专利技术属于湿法冶金
，具体涉及一种超声
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非均相催化臭氧氧化脱除铝酸钠溶液中有机物的方法。

技术介绍

[0002]我国铝土矿资源丰富，主要以中低品位一水硬铝石矿为主。拜耳法是目前铝土矿生产氧化铝应用最广泛的方法，具有流程简单，作业方便，产品质量高的特点。目前全世界生产的氢氧化铝和氧化铝，90％以上是用拜耳法生产的。拜耳法生产中的有机物来源主要是铝土矿中所含的有机质，其次是分离沉降系统添加的絮凝剂、捕收剂、浮选剂、消泡剂等。不同地区铝土矿中有机物含量不同，欧洲、俄罗斯及中国的一水硬铝石型铝土矿有机物含量通常在0.05％～0.10％，而南美、非洲、澳大利亚铝土矿中有机物含量相对较高，一般为0.2％～0.4％，最高0.6％。尽管铝土中有机物的含量较低，且在高压溶出过程中也只有部分有机物进入溶液，但拜耳法中的母液与洗液不断循环，从而使生产过程中的有机物含量逐渐增加，直至达到进出平衡为止。通常情况，拜耳法铝酸钠溶液中的有机碳含量一般可达7～15g/L，但在极端情况下可达25g/L。因此，在拜耳法生产中，有机物的积累和危害是大多数拜耳法氧化铝厂必须面对和亟待解决的问题。
[0003]在拜耳法生产氧化铝工艺中，如果有机物进入量高于其排出量，有机物将不断积累，进而造成氧化铝生产过程分解率降低；氢氧化铝产品带色、粒度细化；氧化铝产品钠含量超标，产品质量下降；赤泥沉降性能恶化；草酸盐与氢氧化铝一起结晶析出，易导致分解槽垮槽等危害。致使氧化铝系统不能稳定有效运行。
[0004]目前，国内外研究报告和专利关于拜耳法生产氧化铝系统的原料液铝酸钠溶液有机物去除的研究较多，总体包括焙烧铝土矿法、焙烧铝酸钠母液法、结晶沉淀法、吸附法、氧化法等。其中，氧化法脱除拜耳法生产氧化铝系统中有机物一般是在溶出工序中鼓入空气或氧气、添加氧化剂比如硝酸钠、软锰矿、双氧水等使有机物部分地氧化为碳酸钠，另一部分氧化成低分子量有机钠盐。但是，目前氧化法仍存在有机物去除率低的缺点。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种超声
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非均相催化臭氧氧化脱除铝酸钠溶液中有机物的方法，本专利技术提供的方法铝酸盐溶液中有机物的去除率高，极大降低有机物对氧化铝品质的不良影响，实现了氧化铝等级提升。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种超声
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非均相催化臭氧氧化脱除铝酸盐溶液中有机物的方法，包括以下步骤：
[0007]在超声的条件下，将过渡金属氧化物、铝酸盐溶液和臭氧混合，进行超声
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非均相催化臭氧氧化反应去除铝酸盐溶液中的有机物。
[0008]优选的，所述过渡金属氧化物包括氧化铜、氧化锌和二氧化锰中的一种或多种；
[0009]所述过渡金属氧化物的形状包括片状、块状或颗粒状中的一种或多种。
[0010]优选的，所述过渡金属氧化物的粒径为10nm～1μm。
[0011]优选的，所述铝酸盐溶液中有机碳的含量为1～10g/L。
[0012]优选的，所述过渡金属氧化物的质量和所述铝酸盐溶液的体积之比为(1～10)g:1L。
[0013]优选的，所述超声的频率为20～40kHz；所述超声的功率和所述铝酸盐溶液的体积之比为(0.1～2)kW:1L。
[0014]优选的，所述超声为间歇式超声，所述超声的工作时间为0.1～9.9s，相邻两次超声的间隔时间为0.1～1s。
[0015]优选的，所述臭氧的质量和所述铝酸盐溶液的体积之比为(10～180)g:1L。
[0016]优选的，所述超声
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非均相催化臭氧氧化反应的保温温度为25～80℃，所述超声
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非均相催化臭氧氧化反应的时间为10min～6h。
[0017]优选的，所述超声
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非均相催化臭氧氧化反应产生废气，所述超声
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非均相催化臭氧氧化反应后，还包括采用Na2S2O3溶液吸收废气，所述Na2S2O3溶液的摩尔浓度为0.2～0.6mol/L。
[0018]本专利技术提供了一种超声
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非均相催化臭氧氧化脱除铝酸盐溶液中有机物的方法，包括以下步骤：在超声的条件下，将过渡金属氧化物、铝酸盐溶液和臭氧混合，进行超声
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非均相催化臭氧氧化反应去除铝酸盐溶液中的有机物。本专利技术提供的方法在超声的条件下、以过渡金属氧化物作为催化剂，以臭氧作为氧化剂对铝酸盐溶液中的有机物进行催化氧化；一方面利用超声强化作用，在铝酸盐溶液中产生超声空化效应，激发铝酸盐溶液中空化气泡的形成与破裂，空化气泡破裂过程中产生瞬时高温高压环境，不仅能够促使铝酸盐溶液产生羟基自由基氧化分解有机物，而且能够促进臭氧的充分分散和溶解，提高臭氧的氧化能力，加快臭氧氧化有机物的速度；另一方面，过渡金属氧化物能够增强臭氧分解能力，催化臭氧产生更多更高活性羟基自由基，提高臭氧氧化有机物的能力；同时利用过渡金属氧化物与铝酸盐溶液中的氢氧根离子形成铜配合物后，再与臭氧氧化大分子量有机物形成的羟基酸盐小分子反应形成高活性不稳定的过氧中间体(铜
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羟基羧酸配合物中间体)，铜
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羟基羧酸配合物中间体发生降解或氧化为二氧化碳脱离催化氧化反应体系，促进有机物催化氧化反应的正向进行，不仅有效提高了铝酸盐溶液中有机物的去除率，同时实现了铝酸盐溶液中有机物的深度氧化降解，从而实现氧化铝等级提升。
[0019]本专利技术提供了一种超声
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非均相催化臭氧氧化脱除铝酸盐溶液中有机物的方法，不仅发挥超声本身的有机物降解能力，在非均相体系中，超声极大改善非均相界面的传质和传热效果，加速大分子量有机物脱除，有机物降解速率高，除去率高，极大降低有机物对氧化铝品质的影响，实现氧化铝等级提升，具有普适性，应用前景好。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例提供的超声
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非均相催化臭氧氧化脱除铝酸钠溶液中有机物的方法所使用的装置示意图；
[0021]1‑
反应容器，2
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过渡金属氧化物，3
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超声波发生器，4
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超声波设备，5
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臭氧发生器，6
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气体流量计，7
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取样口，8
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尾气吸收装置。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供一种超声
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非均相催化臭氧氧化脱除铝酸盐溶液中有机物的方法，包括以下步骤：
[0023]在超声的条件下，将过渡金属氧化物、铝酸盐溶液和臭氧混合，进行超声
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非均相催化臭氧氧化反应去除铝酸盐溶液中的有机物。
[0024]在本专利技术中，如无特殊说明，所用原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
[0025]在本专利技术中，所述所述过渡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声
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非均相催化臭氧氧化脱除铝酸盐溶液中有机物的方法，包括以下步骤：在超声的条件下，将过渡金属氧化物、铝酸盐溶液和臭氧混合，进行超声
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非均相催化臭氧氧化反应去除铝酸盐溶液中的有机物。2.根据权利要求1所述的超声
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非均相催化臭氧氧化脱除铝酸盐溶液中有机物的方法，其特征在于，所述过渡金属氧化物包括氧化铜、氧化锌和二氧化锰中的一种或多种；所述过渡金属氧化物的形状包括片状、块状或颗粒状中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的超声
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非均相催化臭氧氧化脱除铝酸盐溶液中有机物的方法，其特征在于，所述过渡金属氧化物的粒径为10nm～1μm。4.根据权利要求1所述的超声
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非均相催化臭氧氧化脱除铝酸盐溶液中有机物的方法，其特征在于，所述铝酸盐溶液中有机碳的含量为1～10g/L。5.根据权利要求4所述的超声
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非均相催化臭氧氧化脱除铝酸盐溶液中有机物的方法，其特征在于，所述过渡金属氧化物的质量和所述铝酸盐溶液的体积之比为(1～10)g:1L。6.根据权利要求1所述的超声
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非均相催化臭氧氧化脱除铝酸盐溶液中有机物的方法，其特征在于，所述超声的频率为...

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