一種工業廢棄Al2O3小球微孔活化系統的製作方法

2023-10-05 05:01:59 1

本實用新型屬於資源回收利用領域，涉及一種工業廢棄Al2O3小球微孔活化系統。

背景技術：

雙氧水又稱過氧化氫，在化學工業、製藥工業、印染工業、金屬加工、紡織品漂泊、軍工燃料和民用消毒劑等諸多方面都具有廣泛和不可替代的用途。目前我國的雙氧水生產企業除了極少數仍在使用電解法和異丙醇法外，絕大多數都採用比較成熟的2-乙基蒽醌法(也稱為蒽醌法)生產。

蒽醌法工藝是將2-乙基蒽醌與有機溶劑配製成工作液，在3atm、55～65℃和催化劑參與下加氫氫化，再在40～44℃與空氣進行逆流氧化，經萃取、再生、精製和濃縮得到過氧化氫水溶液產品。在後處理過程中，需要利用活性氧化鋁小球對工作液進行吸附除鹼和再生降解物，從而得到可循環使用的工作液，而活性氧化鋁小球的吸附過程則是不能可逆再生的。氧化鋁小球吸附劑使用一段時間後必須更換，以保證工作液再生的需要。

雙氧水又稱過氧化氫，在化學工業、製藥工業、印染工業、金屬加工、紡織品漂泊、軍工燃料和民用消毒劑等諸多方面都具有廣泛和不可替代的用途。目前我國的雙氧水生產企業除了極少數仍在使用電解法和異丙醇法外，絕大多數都採用比較成熟的2-乙基蒽醌法(也稱為蒽醌法)生產。

蒽醌法工藝是將2-乙基蒽醌與有機溶劑配製成工作液，在3atm、55～65℃和催化劑參與下加氫氫化，再在40～44℃與空氣進行逆流氧化，經萃取、再生、精製和濃縮得到過氧化氫水溶液產品。在後處理過程中，需要利用活性氧化鋁小球對工作液進行吸附除鹼和再生降解物，從而得到可循環使用的工作液，而活 性氧化鋁小球的吸附過程則是不能可逆再生的。氧化鋁小球吸附劑使用一段時間後必須更換，以保證工作液再生的需要。

CN 101376100A公開了一種過氧化氫工作液再生過程用的活性氧化鋁再生處理方法，具體的為：將過氧化氫生產中工作液再生床中卸出的失效氧化鋁與燃燒惰性的氧化鋁一起從上部進入塔式反應器，依靠重力向下移動，含氧氣體從塔式反應器的下部進入反應器，向上運動，反應後的再生氧化鋁與燃燒惰性的氧化鋁，從反應器的底部出料裝置排出，反應後的尾氣從反應器上部的尾氣排放口排出反應器；反應溫度為360～800℃，固體物料在反應器中的停留時間為3～15小時。雖然上述方法避免了傳統再生工藝中因1000℃以上高溫條件造成的Al2O3小球性能下降的問題，但其並不能有效的去除Al2O3小球中的金屬離子以及蒽醌類物質，且再生效率低。

為此，如何找到再生效率高，且雜質去除效率高的合適的再生方法是對該類廢棄物實現高附加值重複利用的關鍵。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的問題，本實用新型提供了一種工業廢棄Al2O3小球微孔活化系統。所述方法通過活化裝置對廢棄Al2O3小球浸出活化處理，將小球內部的金屬離子(如鉀、鈉、鋁和鎂等)包接分離，同時將2-乙基蒽醌及DMF中蒽醌類物質等活化包接。經過微孔活化處理的Al2O3小球，可以提高後續再生處理的效率，進而製得具有良好性能的再生Al2O3小球。

為達此目的，本實用新型採用以下技術方案：

本實用新型提供了一種工業廢棄Al2O3小球微孔活化系統，所述系統包括活化裝置和廢液循環利用系統；其中，活化裝置包括吹灰集塵裝置、浸漬活化模塊和傳輸裝置，傳輸裝置連接吹灰集塵裝置和浸漬活化模塊；吹灰集塵裝置位 於活化裝置機體內物料入口一側，浸漬活化模塊置於活化裝置機體內物料出口一側；浸漬活化模塊包括隔熱裝置，隔熱裝置內沿傳輸裝置運行方向依次設置活化池和乾燥裝置，活化池底部設置升降裝置；活化池的廢液排出口與廢液循環利用系統相連；

所述廢液循環利用系統包括依次連接的集液槽、沉澱過濾池、配液池和貯液裝置；其中，集液槽位於活化裝置中乾燥裝置底部，活化池的廢液排出口與沉澱過濾池的液體入口相連，貯液裝置的液體出口與活化池的液體入口相連。

本實用新型中，所述活化池中裝有活化液，所述活化液為納米水解矽烷溶液；所述納米水解矽烷溶液中包括水性矽烷偶聯劑、非離子表面活性劑和pH調節劑；所述納米水解矽烷溶液中水性矽烷偶聯劑的濃度為1～20wt％；所述非離子表面活性劑的濃度為0.1～1wt％；所述pH調節劑為有機酸，其用量為使溶液pH為3～6.5。

本實用新型中，活化池底部設置的升降裝置用於使活化池自由升降，當物料送至活化池頂部時，升降裝置將活化池升起，使物料浸入活化池中，進行活化反應。所述活化池帶有恆溫水浴的功能，可使活化在恆定溫度下進行；所述隔熱裝置的作用是使活化系統處於一個隔熱環境下，保持活化在一定溫度下進行。

本實用新型中，所述工業廢棄Al2O3小球中吸附有2-乙基蒽醌、磷酸三辛酯以及偏三甲苯等工作液及部分降解產物，其直徑為3～5mm，堆密度為0.95～1.15g/cm3。

以下作為本實用新型優選的技術方案，但不作為本實用新型提供的技術方案的限制，通過以下技術方案，可以更好的達到和實現本實用新型的技術目的和有益效果。

作為本實用新型優選的技術方案，所述活化裝置包括預熱裝置，預熱裝置沿傳輸裝置設置。所述預熱裝置，對傳送裝置上運輸的廢棄Al2O3小球物料進行預熱，以使其達到所需溫度。

作為本實用新型優選的技術方案，所述傳輸裝置為傳送鏈條，其連接吹灰集塵裝置和浸漬活化模塊；所述乾燥裝置包括噴氣式乾燥器。

作為本實用新型優選的技術方案，所述沉澱過濾池中設有濾淨隔膜，所述濾淨隔膜將沉澱過濾池分為沉澱池和過濾池兩部分，沉澱池與沉澱過濾池的液體入口相連，過濾池與沉澱過濾池的液體出口相連。

作為本實用新型優選的技術方案，所述濾淨隔膜中設置離子交換膜。

作為本實用新型優選的技術方案，配液池中設有攪拌槳和加藥裝置。

作為本實用新型優選的技術方案，所述活化裝置包括抽真空裝置，所述抽真空裝置與活化池相連。本實用新型中，所述活化反應需在真空條件下進行，因而需設置抽真空裝置。

作為本實用新型優選的技術方案，所述活化裝置上設置在線監控裝置。所述再生監控系統用於監控微孔活化系統中的工藝條件，進而對各工藝參數進行實時調節，得到一個穩定的活化環境。

作為本實用新型優選的技術方案，所述活化裝置上設有煙氣排出口，其將活化過程中產生的煙氣送入廢氣淨化裝置進行淨化。

本實用新型是所述工業廢棄Al2O3小球微孔活化系統的處理方法為：

工業廢棄Al2O3小球經吹灰集塵裝置除塵和預熱裝置進行預熱後送活化池進行活化處理得到活化後的Al2O3小球，活化過程中產生的廢液送入廢液循環利用系統，依次經沉澱過濾池進行沉澱過濾和配液池進行配液後送入貯液裝置，再返回活化池循環利用，活化過程中產生的廢氣進行淨化處理。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型通過納米水解矽烷溶液對廢棄Al2O3小球浸出活化處理，將小球內部的金屬離子(如鉀、鈉、鋁和鎂等)包接分離，同時將2-乙基蒽醌及DMF中蒽醌類等物質活化包接，進而有利於後續再生處理的效果，製得具有良好性能的再生Al2O3小球。同時，本實用新型對活化過程以及乾燥過程中產生的廢液進行回收利用，實現了廢液零排放，更有利於資源的回收利用。

本實用新型中，經活化處理後的Al2O3小球的堆密度為0.94～0.98g/cm3，具有較適中的含水率，包接反應充分，小球表面潔淨光滑；經活化處理後的Al2O3小球再經煅燒再生處理後，較好的保存了材料的孔結構和比表面，孔徑在1.5～200nm的孔道累積孔容保持在0.4～0.50mL/g；其堆密度為0.75～0.85g/cm3，比表面積為200～300m2/g，其殘餘的金屬離子的含量小於10μg/g，殘餘的碳含量小於3μg/g。

附圖說明

圖1是實施例1所述工業廢棄Al2O3小球微孔活化系統的結構示意圖；

圖2是實施例1所述工業廢棄Al2O3小球微孔活化系統的側視結構示意圖；

圖3是實施例1所述工業廢棄Al2O3小球微孔活化系統中循環配液系統的結構示意圖；

其中，1-吹灰集塵裝置，2-隔熱裝置，3-活化池，4-乾燥裝置，5-升降裝置，6-預熱裝置，7-傳送鏈條，8-集液槽，9-沉澱過濾池，10-配液池，11-貯液裝置，12-濾淨隔膜，13-沉澱池，14-過濾池，15-在線監控裝置，16-煙氣排出口。

具體實施方式

為更好地說明本實用新型，便於理解本實用新型的技術方案，下面對本實用新型進一步詳細說明。但下述的實施例僅僅是本實用新型的簡易例子，並不 代表或限制本實用新型的權利保護範圍，本實用新型保護範圍以權利要求書為準。

實施例1：

本實施例提供了一種工業廢棄Al2O3小球微孔活化系統，所述系統包括活化裝置和廢液循環利用系統。

如圖1和圖2所示，活化裝置包括吹灰集塵裝置1、浸漬活化模塊和傳輸裝置，傳輸裝置連接吹灰集塵裝置1和浸漬活化模塊；吹灰集塵裝置1位於活化裝置機體內物料入口一側，浸漬活化模塊置於活化裝置機體內物料出口一側；浸漬活化模塊包括隔熱裝置2，隔熱裝置2內沿傳輸裝置運行方向依次設置活化池3和乾燥裝置4，活化池3底部設置升降裝置5；活化池3的廢液排出口與廢液循環利用系統相連。

所述活化裝置包括預熱裝置6，預熱裝置6沿傳輸裝置設置；所述傳輸裝置為傳送鏈條7，其連接吹灰集塵裝置1和浸漬活化模塊；所述乾燥裝置4包括噴氣式乾燥器。所述活化池3中裝有活化液，所述活化液為納米水解矽烷溶液。

所述活化裝置包括抽真空裝置，所述抽真空裝置與活化池3相連；活化裝置上設置在線監控裝置15和煙氣排出口16。

如圖3所示，所述廢液循環利用系統包括依次連接的集液槽8、沉澱過濾池9、配液池10和貯液裝置11；其中，集液槽8位於活化裝置中乾燥裝置4底部，活化池3的廢液排出口與沉澱過濾池9的液體入口相連，貯液裝置11的液體出口與活化池3的液體入口相連。

所述沉澱過濾池9中設有濾淨隔膜12，所述濾淨隔膜12將沉澱過濾池9分為沉澱池13和過濾池14兩部分，沉澱池13與沉澱過濾池9的液體入口相連，過濾池14與沉澱過濾池9的液體出口相連。

所述濾淨隔膜12中設置離子交換膜。

所述配液池10中設有攪拌槳和加藥裝置。

實施例2：

本實施例採用實施例1中所述的工業廢棄Al2O3小球微孔活化系統對工業廢棄Al2O3小球進行活化處理，所述廢棄Al2O3小球吸附有2-乙基蒽醌、磷酸三辛酯、偏三甲苯等工作液及部分降解產物，直徑3～5mm，廢棄Al2O3小球的堆密度0.95～1.15g/cm3。

所述方法包括以下步驟：

將工業廢棄Al2O3小球送入微孔活化系統，其在活化裝置中經吹灰集塵裝置1除塵和預熱裝置6進行預熱，經預處理後的小球通過傳送鏈條7進入隔熱裝置2中，升降裝置5將活化池3升起，使Al2O3小球浸入活化池3中，活化池3此時密閉，Al2O3小球在活化池3中於60℃下活化15s，活化後Al2O3小球於70℃下用乾燥裝置4乾燥35min，活化過程中保持真空，活化壓力為-0.07MPa，經活化處理得到活化後的Al2O3小球。

其中，活化池3中的活化液為納米水解矽烷溶液，包括濃度為10wt％的水性矽烷偶聯劑、0.5wt％的非離子表面活性劑和pH調節劑醋酸，醋酸的用量為使溶液pH為4。

活化過程中產生的廢液送入廢液循環利用系統，在沉澱過濾池9進行沉澱過濾，在配液池10中加入水性矽烷偶聯劑和pH調節劑配製成納米水解矽烷溶液後，送入貯液裝置11，再返回活化池3循環利用，活化過程中產生的廢氣進行淨化處理。

通過本實施例所述方法處理得到的Al2O3小球的堆積密度為0.97g/cm3，具有較適中的含水率，包接反應充分，小球表面潔淨光滑。

經活化處理後的Al2O3小球再經煅燒再生處理後，其堆密度為0.85g/cm3，比表面積為208m2/g，再生效率為99.8％。

實施例3：

本實施例採用實施例1中所述的工業廢棄Al2O3小球微孔活化系統對工業廢棄Al2O3小球進行活化處理，所述工業廢棄Al2O3小球如實施例2所述。

所述方法包括以下步驟：

將工業廢棄Al2O3小球送入微孔活化系統，其在活化裝置中經吹灰集塵裝置1除塵和預熱裝置6進行預熱，經預處理後的小球通過傳送鏈條7進入隔熱裝置2中，升降裝置5將活化池3升起，使Al2O3小球浸入活化池3中，活化池3此時密閉，Al2O3小球在活化池3中於50℃下活化30s，活化後Al2O3小球於60℃下用乾燥裝置4乾燥50min，活化過程中保持真空，活化壓力為-0.05MPa，經活化處理得到活化後的Al2O3小球。

其中，活化池3中的活化液為納米水解矽烷溶液，包括濃度為20wt％的水性矽烷偶聯劑、0.6wt％的非離子表面活性劑和pH調節劑醋酸，醋酸的用量為使溶液pH為6.5。

活化過程中產生的廢液送入廢液循環利用系統，在沉澱過濾池9進行沉澱過濾，在配液池10中加入水性矽烷偶聯劑和pH調節劑配製成納米水解矽烷溶液後，送入貯液裝置11，再返回活化池3循環利用，活化過程中產生的廢氣進行淨化處理。

通過本實施例所述方法處理得到的Al2O3小球的堆密度為0.94g/cm3，具有較適中的含水率，包接反應充分，小球表面潔淨光滑。

經活化處理後的Al2O3小球再經煅燒再生處理後，其堆密度為0.75g/cm3，比表面積為293m2/g，再生效率為99.4％。

實施例4：

本實施例採用實施例1中所述的工業廢棄Al2O3小球微孔活化系統對工業廢棄Al2O3小球進行活化處理，所述工業廢棄Al2O3小球如實施例2所述。

所述方法包括以下步驟：

將工業廢棄Al2O3小球送入微孔活化系統，其在活化裝置中經吹灰集塵裝置1除塵和預熱裝置6進行預熱，經預處理後的小球通過傳送鏈條7進入隔熱裝置2中，升降裝置5將活化池3升起，使Al2O3小球浸入活化池3中，活化池3此時密閉，Al2O3小球在活化池3中於70℃下活化20s，活化後Al2O3小球於80℃下用乾燥裝置4乾燥40min，活化過程中保持真空，活化壓力為-0.09MPa，經活化處理得到活化後的Al2O3小球。

其中，活化池3中的活化液為納米水解矽烷溶液，包括濃度為1wt％的水性矽烷偶聯劑、0.1wt％的非離子表面活性劑和pH調節劑醋酸，醋酸的用量為使溶液pH為3。

活化過程中產生的廢液送入廢液循環利用系統，在沉澱過濾池9進行沉澱過濾，在配液池10中加入水性矽烷偶聯劑和pH調節劑配製成納米水解矽烷溶液後，送入貯液裝置11，再返回活化池3循環利用，活化過程中產生的廢氣進行淨化處理。

通過本實施例所述方法處理得到的Al2O3小球的堆密度為0.98g/cm3，具有較適中的含水率，包接反應充分，小球表面潔淨光滑。

經活化處理後的Al2O3小球再經煅燒再生處理後，堆密度為0.83g/cm3，比表面積為247m2/g，再生效率為99.6％。

實施例5：

本實施例採用實施例1中所述的工業廢棄Al2O3小球微孔活化系統對工業廢 棄Al2O3小球進行活化處理，所述工業廢棄Al2O3小球如實施例2所述。

所述方法包括以下步驟：

所述方法中除了活化溫度為60℃，活化時間為10s，乾燥溫度為90℃，乾燥時間為30min，活化壓力為-0.1MPa活化液中非離子表面活性劑的濃度為1wt％外，其他物料用量與方法均與實施例2中相同。

通過本實施例所述方法處理得到的Al2O3小球的堆密度為0.96g/cm3，具有較適中的含水率，包接反應充分，小球表面潔淨光滑。

經活化處理後的Al2O3小球再經煅燒再生處理後，其堆密度為0.81g/cm3，比表面積為253m2/g，再生效率為99.5％。

對比例1：

本對比例中，除了活化過程不在真空條件下進行外，其他物料用量與再生方法均與實施例2中相同。

通過本對比例所述方法處理得到的Al2O3小球，包接不充分，活化不徹底，堆密度為0.89g/cm3。

經活化處理後的Al2O3小球再經煅燒再生處理後，其堆密度為0.86g/cm3，比表面積為198m2/g，再生效率為78.7％。

綜合實施例1-5和對比例1的結果可以看出，本實用新型通過納米水解矽烷溶液對廢棄Al2O3小球浸出活化處理，將小球內部的金屬離子(如鉀、鈉、鋁和鎂等)包接分離，同時將2-乙基蒽醌及DMF中蒽醌類等物質活化包接，進而有利於後續再生處理的效果，製得具有良好性能的再生Al2O3小球。同時，本實用新型對活化過程以及乾燥過程中產生的廢液進行回收利用，實現了廢液零排放，更有利於資源的回收利用。

本實用新型中，經活化處理後的Al2O3小球的堆密度為0.94～0.98g/cm3，具 有較適中的含水率，包接反應充分，小球表面潔淨光滑；經活化處理後的Al2O3小球再經煅燒再生處理後，其堆密度為0.75～0.85g/cm3，比表面積為200～300m2/g，其殘餘的金屬離子的含量小於10μg/g，殘餘的碳含量小於3μg/g。

申請人聲明，本實用新型通過上述實施例來說明本實用新型的詳細方法，但本實用新型並不局限於上述詳細方法，即不意味著本實用新型必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本實用新型的任何改進，對本實用新型產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本實用新型的保護範圍和公開範圍之內。