一種團(tuán)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(tuán)聚劑及去除方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超臨界水，是指當(dāng)氣壓和溫度達(dá)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(dá)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(主要包括磷酸鹽)在超臨界水中的 溶解度非常小。當(dāng)達(dá)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(yán)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P(磷） 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)的磷酸鹽，加劇了對反應(yīng)設(shè)備的腐蝕。 此外，大量磷酸鹽的粘附，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)磷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(tuán)聚劑及去除方法，采用該團(tuán)聚劑可有效減少物料在超 臨界水氧化處理中產(chǎn)生的磷酸鹽對反應(yīng)設(shè)備內(nèi)壁的粘附，有效防止設(shè)備腐蝕，避免磷酸鹽 堵塞在反應(yīng)設(shè)備的狹窄處。為達(dá)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(tuán)聚劑，所述團(tuán)聚劑包括:成核劑、吸附劑以及 交聯(lián)劑;其中，所述成核劑主要由鎂的氧化物構(gòu)成，用于吸附物料在超臨界水氧化處理中產(chǎn) 生的磷酸鹽，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(tuán)聚體。
[0008] 可選的，所述鎂的氧化物的質(zhì)量占所述團(tuán)聚劑總質(zhì)量的比例取值范圍為14.5%~ 17.0 % ;所述氧化鋁的質(zhì)量占所述團(tuán)聚劑總質(zhì)量的比例取值范圍為3.7 %~4.0 % ;所述硅 的氧化物的質(zhì)量占所述團(tuán)聚劑總質(zhì)量的比例取值范圍為7 8.0 %~7 9.0 %。
[0009] 優(yōu)選的，所述鎂的氧化物的質(zhì)量占所述團(tuán)聚劑總質(zhì)量的比例取值范圍為14.8%~ 16.6 % ;所述硅的氧化物的質(zhì)量占所述團(tuán)聚劑總質(zhì)量的比例取值范圍為75.5 %~78.5 %。
[0010] 可選的，所述鎂的氧化物、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，所述鎂的氧化物包括:Mg0、Mg02中的至少一種。
[0012] 可選的，所述硅的氧化物包括:Si02、SiO中的至少一種。
[0013] 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 的磷酸鹽的去除方法，所述去除方法包括:在超臨界反應(yīng)器中加入物料以及團(tuán)聚劑進(jìn)行超 臨界水氧化處理;所述團(tuán)聚劑為上述任一項所述的團(tuán)聚劑;去除沉降在所述超臨界反應(yīng)器 下部的復(fù)合團(tuán)聚體。
[0014] 可選的，所述團(tuán)聚劑的加入量為所述物料包含的磷元素質(zhì)量的4.4~4.7倍。
[0015] 可選的，形成的所述復(fù)合團(tuán)聚體的粒徑取值范圍為1~8_。
[0016] 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(tuán)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(tuán)聚體中的磷酸鹽溶解于水溶液中，包括有所述 復(fù)合團(tuán)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磷酸鹽的水溶液以及聚集的所述不溶性物質(zhì)。 [0017]基于此，通過本發(fā)明實施例提供的上述團(tuán)聚劑，主要由作為成核劑的鎂的氧化物、 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P元素在超臨界 條件下形成的最高氧化態(tài)的磷酸鹽共析，形成粘附性較小的復(fù)合團(tuán)聚體而沉降在超臨界反 應(yīng)器的下部從而被去除，降低了磷酸鹽在超臨界反應(yīng)中析出進(jìn)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。并且避免了析出的磷酸鹽堵塞在反應(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)生的磷酸 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(jìn)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。基于 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(hù)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(dāng)理解，諸如在 通常字典里定義的那些術(shù)語應(yīng)當(dāng)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(tuán)聚劑，該團(tuán)聚劑包括:成核劑、吸附劑以及交聯(lián)劑;其 中，成核劑主要由鎂的氧化物構(gòu)成，用于吸附物料在超臨界水氧化處理中產(chǎn)生的磷酸鹽，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(tuán)聚體。
[0023] 需要說明的是，第一、團(tuán)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](一）、磷酸鹽的吸附
[0025] 在物料進(jìn)行超臨界反應(yīng)的過程中，鎂的氧化物能夠與物料在超臨界水氧化處理中 析出的固態(tài)磷酸鹽中的P元素相結(jié)合，經(jīng)氧化形成不溶于水的磷酸鎂(MgP〇4)，鎂的氧化物 能以該懸浮物為核，使得超臨界反應(yīng)系統(tǒng)中的磷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磷酸鹽成核長大形成的化合物顆粒，使得化合物顆粒進(jìn)一 步團(tuán)聚在一起。而氧化鋁(Al 2〇3)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(jìn)一步形成團(tuán)聚態(tài)的復(fù)合氧化物，即體積更大的復(fù) 合團(tuán)聚體。
[0026] 這里，物料中的P元素在超臨界條件下形成的磷酸鹽能夠與上述的氧化物共析，形 成粘附性較小、體積更大的復(fù)合團(tuán)聚體。
[0027] 其中，鎂的氧化物例如可以為MgO(氧化鎂)和/或Mg〇2(過氧化鎂），由于MgO性能穩(wěn) 定且粉末較為疏松，易于與磷酸鹽中的P元素相結(jié)合，因此進(jìn)一步優(yōu)選的，鎂的氧化物為 Mg0〇
[0028] 硅的氧化物例如可以為S i 02 (二氧化硅）、S i 0 (-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Si0 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磷酸鹽成核長大形成的化合物顆粒，因此進(jìn)一 步優(yōu)選的，娃的氧化物為無定形態(tài)的si〇2粉末。
[0029]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(jìn)一步形成體 積更大的復(fù)合團(tuán)聚體，相當(dāng)于減小了現(xiàn)有技術(shù)中超臨界反應(yīng)體系中單個磷酸鹽暴露的面 積，降低了磷酸鹽析出進(jìn)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。
[0030] (二）、磷酸鹽的去除
[0031] 由于復(fù)合團(tuán)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（該低溫通常為大于等于室溫且小于100 °C)，可使上述復(fù)合團(tuán)聚體中的磷酸鹽逐漸溶解于水溶液內(nèi)，不溶性物質(zhì)(包含有如團(tuán)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(dāng)溫度降低到l〇〇°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(dá)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)磷酸鹽。
[0032] 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，BP :⑴、23°C ± 2°C; (2)、25°C ± 5°C; (3)、20°C ± 5°C。
[0033] 第二、在上述團(tuán)聚劑中，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，團(tuán)聚劑的各組分比例優(yōu)選如下:鎂的氧化 物的質(zhì)量占所述團(tuán)聚劑總質(zhì)量的比例取值范圍為14.5%~17.0%;氧化鋁的質(zhì)量占所述團(tuán) 聚劑總質(zhì)量的比例取值范圍為3.7%~4.0%;硅的