一種團聚劑及去除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種團聚劑及去除方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超臨界水，是指當氣壓和溫度達到一定值時，因高溫而膨脹的水的密度和因高壓 而被壓縮的水蒸氣的密度正好相同時的水。此時，水的液體和氣體狀態(tài)沒有區(qū)別，完全交融 在一起，成為一種新的呈現(xiàn)高壓高溫狀態(tài)的液體。超臨界水具有強的反應(yīng)活性，將需要的處 理的物質(zhì)放入超臨界水中，充入氧和過氧化氫，該物質(zhì)就會被氧化和水解。由于超臨界水具 有的這種與常溫常壓水完全不同的物理化學(xué)性質(zhì)，其在環(huán)保、煤氣化等多方面均有廣泛的 應(yīng)用前景。
[0003] 超臨界水氧化法處理技術(shù)是利用超臨界水作為介質(zhì)，在高溫高壓條件下，將廢水 或污水中所含的有機物用氧氣分解成水、二氧化碳等簡單無毒的小分子化合物。由于超臨 界水氧化法處理技術(shù)對廢水或污水中所含的有機物清除率幾乎達到100%，且在全封閉狀 態(tài)有機物被完全氧化，無二次污染，因此，此項技術(shù)日益受到人們的重視。
[0004] 在450°C以上時，廢水或污水中所含的無機鹽（主要包括硫酸鹽）在超臨界水中 的溶解度非常小。當達到無機鹽的過飽和狀態(tài)，在超臨界反應(yīng)器中的溫度、壓力、流場等條 件發(fā)生變化時，無機鹽會以固體形態(tài)析出而附著在設(shè)備內(nèi)壁上，從而對設(shè)備逐漸造成腐蝕。 很多廢水或污水中所含的無機鹽濃度很高，利用超臨界水氧化法處理時會對反應(yīng)設(shè)備的內(nèi) 部材料造成嚴重的腐蝕。此外，有些廢水或污水中所含的有機物分子鏈上存在有機態(tài)的 S (硫）原子，在有機物發(fā)生氧化反應(yīng)后會轉(zhuǎn)變成最高氧化態(tài)的硫酸鹽，加劇了對反應(yīng)設(shè)備 的腐蝕。此外，大量硫酸鹽的粘附，還會導(dǎo)致反應(yīng)設(shè)備狹窄處的堵塞，影響反應(yīng)效率。
[0005] 因此，如何去除物料在超臨界水氧化法中析出的大量固態(tài)硫酸鹽成為了超臨界水 處理技術(shù)的一個難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的實施例提供一種團聚劑及去除方法，采用該團聚劑可有效減少物料在超 臨界水氧化處理中產(chǎn)生的硫酸鹽對反應(yīng)設(shè)備內(nèi)壁的粘附，有效防止設(shè)備腐蝕，避免硫酸鹽 堵塞在反應(yīng)設(shè)備的狹窄處。為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案：
[0007] -方面，本發(fā)明實施例提供了一種團聚劑，所述團聚劑包括：成核劑、吸附劑以及 交聯(lián)劑；其中，所述成核劑主要由氫氧化鈣構(gòu)成，用于吸附物料在超臨界水氧化處理中產(chǎn)生 的硫酸鹽，以形成化合物顆粒；所述吸附劑主要由硅的氧化物構(gòu)成，用于吸附所述化合物顆 粒；所述交聯(lián)劑主要由氧化鋁構(gòu)成，用于與吸附有所述化合物顆粒的所述吸附劑形成復(fù)合 團聚體。
[0008] 可選的，所述氫氧化鈣的質(zhì)量占所述團聚劑總質(zhì)量的比例取值范圍為12. 7%~ 15. 5% ;所述氧化鋁的質(zhì)量占所述團聚劑總質(zhì)量的比例取值范圍為1. 8%~2. 5% ;所述硅 的氧化物的質(zhì)量占所述團聚劑總質(zhì)量的比例取值范圍為78. 0%~82. 0%。
[0009] 優(yōu)選的，所述氫氧化鈣的質(zhì)量占所述團聚劑總質(zhì)量的比例取值范圍為13.0%~ 15. 1% ;所述硅的氧化物的質(zhì)量占所述團聚劑總質(zhì)量的比例取值范圍為78. 3%~81. 6%。
[0010] 可選的，所述氫氧化鈣、所述氧化鋁以及所述硅的氧化物的粒徑取值范圍均為 60~100目。
[0011] 可選的，所述硅的氧化物包括：Si02、SiO中的至少一種。
[0012] 另一方面，本發(fā)明實施例還提供了一種用于去除物料在超臨界水氧化處理中產(chǎn)生 的硫酸鹽的去除方法，所述去除方法包括：在超臨界反應(yīng)器中加入物料以及團聚劑進行超 臨界水氧化處理；所述團聚劑為上述任一項所述的團聚劑；去除沉降在所述超臨界反應(yīng)器 下部的復(fù)合團聚體。
[0013] 可選的，所述團聚劑的加入量為所述物料包含的硫元素質(zhì)量的2. 8~3. 1倍。
[0014] 可選的，形成的所述復(fù)合團聚體的粒徑取值范圍為1~6mm。
[0015] 可選的，所述去除沉降在所述超臨界反應(yīng)器下部的復(fù)合團聚體，具體包括：降低所 述超臨界反應(yīng)器下部的溫度，使所述復(fù)合團聚體中的硫酸鹽溶解于水溶液中，包括有所述 復(fù)合團聚體中的不溶性化合物的不溶性物質(zhì)聚集在所述超臨界反應(yīng)器下部的底部；排放出 所述超臨界反應(yīng)器下部的底部溶解有所述硫酸鹽的水溶液以及聚集的所述不溶性物質(zhì)。
[0016] 優(yōu)選的，所述超臨界反應(yīng)器下部的溫度降低至大于或等于室溫且小于100°C。
[0017] 基于此，通過本發(fā)明實施例提供的上述團聚劑，主要由作為成核劑的氫氧化鈣、作 為吸附劑的硅的氧化物以及作為交聯(lián)劑的氧化鋁構(gòu)成，可以與物料中的S元素在超臨界條 件下形成的最高氧化態(tài)的硫酸鹽共析，形成粘附性較小的復(fù)合團聚體而沉降在超臨界反應(yīng) 器的下部從而被去除，降低了硫酸鹽在超臨界反應(yīng)中析出進而附著在設(shè)備內(nèi)壁上的程度， 從而減少了對設(shè)備造成腐蝕。并且避免了析出的硫酸鹽堵塞在反應(yīng)器的狹窄處而對超臨界 反應(yīng)造成影響。
【附圖說明】
[0018] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種用于去除物料在超臨界水氧化處理中產(chǎn)生的硫 酸鹽的去除方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0021] 需要指出的是，除非另有定義，本發(fā)明實施例中所使用的所有術(shù)語（包括技術(shù)和 科學(xué)術(shù)語）具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員共同理解的相同含義。還應(yīng)當理解，諸 如在通常字典里定義的那些術(shù)語應(yīng)當被解釋為具有與它們在相關(guān)技術(shù)的上下文中的含義 相一致的含義，而不應(yīng)用理想化或極度形式化的意義來解釋，除非這里明確地這樣定義。
[0022] 本發(fā)明實施例提供了一種團聚劑，該團聚劑包括：成核劑、吸附劑以及交聯(lián)劑；其 中，成核劑主要由氫氧化鈣構(gòu)成，用于吸附物料在超臨界水氧化處理中產(chǎn)生的硫酸鹽，以形 成化合物顆粒；吸附劑主要由硅的氧化物構(gòu)成，用于吸附上述的化合物顆粒；交聯(lián)劑主要 由氧化鋁構(gòu)成，用于與上述的吸附有化合物顆粒的吸附劑形成復(fù)合團聚體。
[0023] 需要說明的是，第一、團聚劑主要由成核劑、吸附劑以及交聯(lián)劑構(gòu)成，各成分作用 及吸附原理如下所述：
[0024] ( -）、硫酸鹽的吸附
[0025] 在物料進行超臨界反應(yīng)的過程中，氫氧化鈣能夠與物料在超臨界水氧化處理中析 出的固態(tài)硫酸鹽中的S元素相結(jié)合，經(jīng)氧化形成溶解度較小的硫酸鈣（CaS04)懸浮物，氫氧 化鈣能以該懸浮物為核，使得超臨界反應(yīng)系統(tǒng)中的硫酸鹽不斷吸附在其上并逐漸長大為化 合物顆粒。硅的氧化物能夠捕捉上述硫酸鹽成核長大形成的化合物顆粒，使得化合物顆粒 進一步團聚在一起。而氧化鋁（A1203)由于與硅的氧化物具有相近的氧化物晶格結(jié)構(gòu)，因此 能夠與吸附有上述化合物顆粒的硅的氧化物進一步形成團聚態(tài)的復(fù)合氧化物，即體積更大 的復(fù)合團聚體。
[0026] 這里，物料中的S元素在超臨界條件下形成的硫酸鹽能夠與上述氫氧化物以及氧 化物共析，形成粘附性較小、體積更大的復(fù)合團聚體。
[0027] 其中，硅的氧化物例如可以為Si02(二氧化硅）、SiO(-氧化硅）中的至少一種，由 于無定形態(tài)的Si02廣泛存在于自然界中，原料易于獲取，且無定形態(tài)的SiO 2結(jié)構(gòu)松軟且多 孔、質(zhì)量相對較輕、吸附性強，能夠更有效地吸附上述硫酸鹽成核長大形成的化合物顆粒， 因此進一步優(yōu)選的，娃的氧化物為無定形態(tài)的Si02粉末。
[0028] 吸附劑將由成核劑吸附長大的化合物顆粒吸附在一起后，與交聯(lián)劑進一步形成體 積更大的復(fù)合團聚體，相當于減小了現(xiàn)有技術(shù)中超臨界反應(yīng)體系中單個硫酸鹽暴露的面 積，降低了硫酸鹽析出進而附著在設(shè)備內(nèi)壁上的程度，從而減少了對設(shè)備造成腐蝕。
[0029] (二）、硫酸鹽的去除
[0030] 由于復(fù)合團聚體體積更大質(zhì)量也更重，在重力的作用下，會沉降到超臨界反應(yīng)器 的下部。通過使得超臨界反應(yīng)器的下部保持低溫（該低溫通常為大于或等于室溫且小于 l〇〇°C )，可使上述復(fù)合團聚體中的硫酸鹽逐漸溶解于水溶液內(nèi)，不溶性物質(zhì)（包含有如團 聚劑中的各氧化物組分形成的不溶性化合物以及超臨界反應(yīng)中其他的當溫度降低到100°c 以下的不溶物性化合物）以分散態(tài)（粒徑通常小于0.4mm)的形式聚集在超臨界反應(yīng)器的 下部的底部，達到一定量時可從底部的開口端泄放排出，從而去除了物料在超臨界水氧化 處理中產(chǎn)生的固態(tài)硫酸鹽。
[0031] 這里，上述的"室溫"，也稱為常溫或者一般溫度，通常來說，室溫有3種范圍的定 義，即：（1)、23Γ ±2Γ ;(2)、25Γ ±5Γ ;(3)、20Γ ±5Γ。
[0032] 第二、在上述團聚劑中，以質(zhì)量分數(shù)計，團聚劑的各組分比例優(yōu)選如下：氫氧化鈣 的質(zhì)量占團聚劑總質(zhì)量的比例取值范圍為12. 7%~15. 5%;氧化鋁的質(zhì)量占團聚劑總質(zhì)量 的比例取值范圍為1. 8%~2. 5% ;硅的氧化物的質(zhì)量占團聚劑總質(zhì)量的比例取值范圍為 78. 0%~82. 0%〇
[0033] 上述各組分進一步優(yōu)選的比例取值范圍為：氫氧化鈣的質(zhì)量占所述團聚劑總質(zhì)量 的比例取值范圍為13. 0%~15. 1 %;硅的氧化物