CN101792162A - 铝酸钠溶液的复合脱色方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝酸钠溶液的复合脱色方法，将铝酸钠溶液加入反应槽中，向反应槽中加入活性炭负载的TiO2催化剂，开启搅拌装置和循环泵，用光强度为5000～10000cd/m2的紫外线照射处理，并向所述铝酸钠溶液中通入臭氧气体进行脱色反应，脱色反应时间根据铝酸钠溶液的初始色度及最终色度的要求而定。用分光光度计测定波长470nm吸光度来判断。本发明特别适应于初始铝酸钠溶液的色度高、终止铝酸钠的色度要求低的铝酸钠的快速脱色，正常生产温度下就可以进行，不需要另外加热，脱色效果优于烧结法产品的色度。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种铝酸钠的脱色方法，特别是涉及一种铝酸钠溶液的复合脱色方法。
二、背景技术：
工业生产氢氧化铝分为烧结法和拜尔法。烧结法的主要特点是：流程复杂、能耗高、投资大、运行费用高、产品白度高；拜尔法的主要特点是：流程相对简单、能耗低、投资相对小、运行费用低、产品白度低。拜尔法因成本低、产品白度高，主要用于生产普通电解铝；烧结法尽管成本高，因产品白度高、附加值高，主要用于多品种氢氧化铝的生产。铝酸钠溶液一般是黄色或者黄褐色，不同生产厂家、不同生产方法色度有差别。烧结法生产的铝酸钠***在470nm吸光度一般在0.1～0.2；拜尔法生产的铝酸钠***在470nm吸光度一般在0.5以上。寻找低成本生产高白度氢氧化铝的方法，对铝酸钠溶液进一步进行脱色，研究的人较少，均没有任何实质性进展。
经检索，公开号CN101580293、申请号为CN200910086051.X的专利公开了一种铝酸钠溶液的脱色方法，该方法是在氧化铝***中添加石灰乳进行脱色反应，使***中的铁和硅以钙水化石榴石和铁水化石榴石化合物结晶析出，钒酸根、铬酸根、氟离子及有机物形成钙盐结晶，石灰乳吸收***中的黑色微粒，反应后的浆液用叶滤机进行液固分离，得到消光值合格的***。该方法存在如下缺点：(1)脱色温度较高(98-108℃)，能耗大；(2)反应时加入石灰乳，增加了氧气铝的损失，增加生产成本；(3)需要增加叶滤机等液固分离设备；(4)反应包括加热、反应、液固分离等过程，整体流程较长，脱色时间较长；(5)最主要的缺陷是经过脱色后的铝酸钠溶液色度仍然较高，达不到烧结法产品的白度。由于该方法存在较大缺陷，一直没有得到有效应用。
三、发明内容：
本发明要解决的技术问题：在于提供一种方法简单、成本低、脱色效果较好的铝酸钠溶液的复合脱色方法。
本发明的技术方案：
一种铝酸钠溶液的复合脱色方法，将铝酸钠溶液加入反应槽中，向反应槽中加入活性炭负载的TiO2催化剂，开启搅拌装置和循环泵，用光强度为5000～10000cd/m2的紫外线照射处理，并向所述铝酸钠溶液中通入臭氧气体进行脱色反应，脱色反应时间根据铝酸钠溶液的初始色度及最终色度的要求而定。
所述通入臭氧气体的速度为20～80g/h，压力为0.1～1.5MPa。
所述活性炭负载的TiO2催化剂用量为10～100克/每升铝酸钠溶液，所述活性炭负载的TiO2催化剂中TiO2含量为10％(重量比)、活性炭含量为90％(重量比)。所述色度用分光光度计测定铝酸钠溶液在波长470nm时的吸光度判断。
所述脱色反应时铝酸钠溶液的温度为20～80℃，铝酸钠溶液的初始色度在470nm时的吸光度为0.25～1.95，最终色度在470nm时的吸光度为0.04～0.1，脱色反应时间不超过4h。
本发明的复合脱色方法可采用活性炭负载TiO2催化、臭氧氧化、紫外线结合进行脱色；也可采用活性炭负载TiO2催化剂结合臭氧氧化进行脱色；也可采用臭氧氧化结合紫外线进行脱色。
本发明的积极有益效果：
(1)本发明的铝酸钠溶液的复合脱色方法，反应温度为20～80℃，正常生产温度下就可以实现，不需要另外加热；根据铝酸钠溶液的初始色度、终止色度要求进行循环脱色，脱色后色度能达到470nm吸光度时0.1以下，最低色度能达到470nm时吸光度0.04，优于烧结法产品的色度。
(2)本发明适应于生产氢氧化铝过程中所有铝酸钠溶液的脱色，如铝酸钠***、铝酸钠洗液或母液，氧化铝浓度在300g/l以下均可进行处理；脱色程度用普通分光光度计测定，简单易行；脱色反应中无氧化铝损失，因此氧化铝的回收率较高。
(3)反应中采用常压操作，不需要压力容器；脱色速度快，一般4h内即可完成；整体生产流程短，操作简单易行。
(4)本发明的方法投资少、运行费用低，不产生废渣，成本低，可对铝酸钠溶液脱色，也可对铝酸钠溶液和氢氧化铝固体的混合物脱色，适用范围较广。
四、具体实施方式：
实施例1：铝酸钠溶液的复合脱色方法
取20℃的铝酸钠洗液40升于脱色反应槽中(其中氧化铝浓度25g/l，苛性碱浓度为45g/l，470nm吸光度为0.25)，放入400g活性炭负载TiO2催化剂，其中活性炭含量为90％(重量比)、TiO2含量为10％(重量比)。
开启反应槽搅拌及汽液混合循环泵，开启脱色反应槽中央的高压水银紫外线灯(可使用一个250瓦，输出光强度为5000cd/m2的高压水银紫外线灯)，以20g/h的速度通入压力为0.1MPa的臭氧气体，进行脱色反应50min，反应中铝酸钠溶液在循环泵的作用下不断循环。最后测定铝酸钠洗液在470nm时的吸光度为0.04。
实施例2：铝酸钠溶液的复合脱色方法
取80℃铝酸钠洗液(其中氧化铝浓度25g/l，苛性碱浓度为45g/l，470nm吸光度为0.25)40升于脱色反应槽，放入600g活性炭负载TiO2催化剂，开启反应槽搅拌及汽液混合循环泵，开启脱色反应槽中央的高压水银紫外线灯(使用一个250瓦的能输出光强度为5000cd/m2的高压水银紫外线灯)，以30g/h的速度通入压力为1.5MPa的臭氧气体，进行脱色反应60min，测定铝酸钠洗液在470nm时的吸光度为0.04。
实施例3：铝酸钠溶液的复合脱色方法
取60℃铝酸钠***(其中氧化铝浓度160g/l，苛性碱浓度为156g/l，470nm吸光度为0.85)40升于脱色反应槽，放入800g活性炭负载TiO2催化剂，开启反应槽搅拌及汽液混合循环泵，开启脱色反应槽中央的高压水银紫外线灯(使用一个250瓦的能输出光强度为5000cd/m2的高压水银紫外线灯)，以60g/h的速度通入压力为0.5MPa的臭氧气体，进行脱色反应100min，测定铝酸钠***在470nm时的吸光度为0.08。
实施例4：铝酸钠溶液的复合脱色方法
取60℃铝酸钠***(其中氧化铝浓度220g/l，苛性碱浓度为225g/l，470nm吸光度为1.80)40升于脱色反应槽，放入2000g活性炭负载TiO2催化剂，开启反应槽搅拌及汽液混合循环泵，开启脱色反应槽中央的高压水银紫外线灯(使用一个250瓦的能输出光强度为5000cd/m2的高压水银紫外线灯)，以70g/h的速度通入压力为1.0MPa的臭氧气体，进行脱色反应180min，测定铝酸钠***在470nm时的吸光度为0.09。
实施例5：铝酸钠溶液的复合脱色方法
取60℃铝酸钠***(其中氧化铝浓度205g/l，苛性碱浓度为215g/l，470nm吸光度为1.65)40升于脱色反应槽，加入氢氧化铝固体16kg，放入400g活性炭负载TiO2催化剂，开启反应槽搅拌及汽液混合循环泵，开启脱色反应槽中央的高压水银紫外线灯(使用一个250瓦的能输出光强度为5000cd/m2的高压水银紫外线灯)，以80g/h的速度通入压力为1.2MPa的臭氧气体，进行脱色反应150min，测定铝酸钠***在470nm时的吸光度为0.07。
实施例6：铝酸钠溶液的复合脱色方法
取50℃铝酸钠蒸发母液(氧化铝浓度162g/l，苛性碱浓度为280g/l，470nm吸光度为1.95)40升于脱色反应槽，放入1500g活性炭负载TiO2催化剂，开启反应槽搅拌及汽液混合循环泵，开启脱色反应槽中央的高压水银紫外线灯(使用一个250瓦的能输出光强度为5000cd/m2的高压水银紫外线灯)，以60g/h的速度通入压力为1.3MPa的臭氧，进行脱色反应240min，测定铝酸钠蒸发母液在470nm时的吸光度为0.06。
实施例7：铝酸钠溶液的复合脱色方法
取60℃铝酸钠***(其中氧化铝浓度205g/l，苛性碱浓度为215g/l，470nm吸光度为1.65)40升于脱色反应槽，加入氢氧化铝固体20kg，开启反应槽搅拌及汽液混合循环泵，加入400g活性炭负载TiO2催化剂，以80g/h的速度通入压力为0.8MPa的臭氧，脱色反应170min，测定铝酸钠***在470nm时的吸光度为0.06。
实施例8：铝酸钠溶液的复合脱色方法
取60℃铝酸钠***(氧化铝浓度205g/l，苛性碱浓度为215g/l，470nm吸光度为1.65)40升于脱色反应槽，加入氢氧化铝固体30kg，开启反应槽搅拌及汽液混合循环泵，开启脱色反应槽中央高压水银紫外线灯(使用一个250瓦的输出光强度为5000cd/m2的高压水银紫外线灯)，以80g/h的速度通入压力为1.2MPa的臭氧，脱色反应200min，测定铝酸钠***在470nm时的吸光度为0.05。
实施例9：铝酸钠溶液的复合脱色方法
取60℃铝酸钠***(氧化铝浓度205g/l，苛性碱浓度为215g/l，470nm吸光度为1.65)40升于脱色反应槽，加入氢氧化铝固体30kg，开启反应槽搅拌及循环泵，开启脱色反应槽中央高压水银紫外线灯(使用一个250瓦的输出光强度为8000cd/m2的高压水银紫外线灯)，以80g/h的速度通入臭氧，进行脱色反应180min，测定铝酸钠***在470nm时的吸光度为0.06。
实施例10：铝酸钠溶液的复合脱色方法
取60℃铝酸钠***(氧化铝浓度205g/l，苛性碱浓度为215g/l，470nm吸光度为1.65)40升于脱色反应槽，加入氢氧化铝固体30kg，开启反应槽搅拌及循环泵，开启脱色反应槽中央高压水银紫外线灯(使用一个250瓦的输出光强度为10000cd/m2的高压水银紫外线灯)，以80g/h的速度通入臭氧，进行脱色反应150min，测定铝酸钠***在470nm时的吸光度为0.05。
实施例11：铝酸钠溶液的复合脱色方法
取60℃铝酸钠***(其中氧化铝浓度160g/l，苛性碱浓度为156g/l，470nm吸光度为0.85)40升于脱色反应槽，放入3000g活性炭负载TiO2催化剂，开启反应槽搅拌及循环泵，开启脱色反应槽中央高压水银紫外线灯(使用一个250瓦的能输出光强度为10000cd/m2的高压水银紫外线灯)，以60g/h的速度通入臭氧气体，脱色反应70min，测定铝酸钠***在470nm时的吸光度为0.06。
实施例12：铝酸钠溶液的复合脱色方法
取60℃铝酸钠***(其中氧化铝浓度160g/l，苛性碱浓度为156g/l，470nm吸光度为0.85)40升于脱色反应槽，放入3500g活性炭负载TiO2催化剂，开启反应槽搅拌及循环泵，开启脱色反应槽中央高压水银紫外线灯(使用一个250瓦的能输出光强度为8000cd/m2的高压水银紫外线灯)，以60g/h的速度通入臭氧气体，脱色反应80min，测定铝酸钠***在470nm时的吸光度为0.07。
Claims (10)
1.一种铝酸钠溶液的复合脱色方法，其特征在于：将铝酸钠溶液加入反应槽中，向反应槽中加入活性炭负载的TiO2催化剂，开启搅拌装置和循环泵，用光强度为5000～10000cd/m2的紫外线照射处理，并向所述铝酸钠溶液中通入臭氧气体进行脱色反应，脱色反应时间根据铝酸钠溶液的初始色度及最终色度的要求而定。
2.根据权利要求1所述的复合脱色方法，其特征在于：所述通入臭氧气体的速度为20～80g/h，压力为0.1～1.5MPa。
3.根据权利要求1所述的复合脱色方法，其特征在于：所述活性炭负载的TiO2催化剂用量为10～100克/每升铝酸钠溶液，所述活性炭负载的TiO2催化剂中TiO2含量为10％(重量比)、活性炭含量为90％(重量比)。
4.根据权利要求1所述的复合脱色方法，其特征在于：所述色度用分光光度计测定铝酸钠溶液在波长470nm时的吸光度进行判断。
5.根据权利要求1～4任一项所述的复合脱色方法，其特征在于：所述脱色反应时铝酸钠溶液的温度为20～80℃，铝酸钠溶液的初始色度在470nm时的吸光度为0.25～1.95，最终色度在470nm时的吸光度为0.04～0.1，脱色反应时间不超过4h。
6.一种铝酸钠溶液的复合脱色方法，其特征在于：将铝酸钠溶液加入反应槽中，向反应槽中加入活性炭负载的TiO2催化剂或用光强度为5000～10000cd/m2的紫外线进行照射处理，然后开启搅拌装置和循环泵，并向所述铝酸钠溶液中通入臭氧气体进行脱色反应；脱色反应时间根据铝酸钠溶液的初始色度及最终色度的要求而定。
7.根据权利要求6所述的复合脱色方法，其特征在于：所述通入臭氧气体的速度为20～80g/h，臭氧气体的压力为0.1～1.5MPa。
8.根据权利要求6所述的复合脱色方法，其特征在于：所述活性炭负载的TiO2催化剂用量为10～100克/每升铝酸钠溶液，所述活性炭负载的TiO2催化剂中TiO2含量为10％(重量比)、活性炭含量为90％(重量比)。
9.根据权利要求6所述的复合脱色方法，其特征在于：所述色度用分光光度计测定铝酸钠溶液在波长470nm时的吸光度进行判断。
10.根据权利要求6～9任一项所述的复合脱色方法，其特征在于：所述脱色反应时铝酸钠溶液的温度为20～80℃，铝酸钠溶液的初始色度在470nm时的吸光度为0.25～1.95，铝酸钠溶液的最终色度在470nm时的吸光度为0.04～0.1，脱色反应时间不超过4h。
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