[發(fā)明專利]一種去除高溫高酸體系中有機物和中間價態(tài)金屬離子的方法和裝置

有效

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• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105668761B
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設計）人: 宋英豪;王敏;蘇向紅;王煥升;崔志峰;徐晶
• 申請（專利權）人: 宋英豪;王敏;蘇向紅;王煥升;崔志峰;徐晶
• 主分類號: C02F1/78
• 分類號: C02F1/78;B01J10/00;A62D3/38
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 張洪年

本發(fā)明公開了一種去除高溫高酸體系中有機物和中間價態(tài)金屬離子的方法和裝置。該裝置為反應罐，反應罐頂部開設進料口、除泡沫噴淋口、廢氣出口，反應罐底部開設出料口；反應罐體內水平設置上下兩層網狀曝氣管道，其上分別連接上層臭氧曝氣盤和下層臭氧曝氣盤；臭氧由開設于反應罐體側壁的上層臭氧進口和下層臭氧進口分別進入上下兩層網狀曝氣管道內。料液從上部進料口1進入反應罐，臭氧從下部進入反應罐，在反應罐中料液與臭氧形成逆向流；料液經臭氧氧化后去除掉體系中的有機物和中間價態(tài)金屬離子，由下部的出料口流出。本發(fā)明打破了臭氧不宜在高溫高酸條件下應用的傳統觀念，拓寬了臭氧高效氧化劑的應用范圍及領域。

技術領域

本發(fā)明屬于高溫高酸體系的臭氧氧化技術領域，特別涉及一種去除高溫高酸體系中有機物和中間價態(tài)金屬離子的方法和裝置。

背景技術

氧化技術作為一種處理方法被廣泛應用于各行各業(yè)，如水處理領域的有機物去除，化工、冶煉領域中需要氧化的生產加工工段，醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工行業(yè)的殺菌消毒等。目前國內外常用的氧化技術分為液相氧化技術和氣相氧化技術。液相氧化技術包括次氯酸鈉氧化、氯酸鈉氧化、高錳酸鉀氧化等，反應過程中易產生刺激性氣體或廢水，污染環(huán)境，這些氧化劑大多屬于危險化學品，儲存運輸條件要求較高，并且價格昂貴，因此液相氧化劑的市場競爭力逐漸降低。氣相氧化劑有臭氧、氧氣、氮氧化物等，其中臭氧因其氧化能力強、反應條件溫和、不產生二次污染等優(yōu)勢被人們所關注。

臭氧具有極強的氧化能力，其氧化還原電位僅次于氟，既可以和無機物如Fe、Cl、Mn、氰化物等反應，也可以和有機物發(fā)生反應，具有很強的氧化、殺菌、消毒、除臭等效果。因此臭氧常作為氧化劑和消毒劑被廣泛應用于水處理、醫(yī)學、食品消毒等領域中。臭氧具有氧化能力強、不存在二次污染、制備便利等優(yōu)點，使其應用范圍逐漸拓寬。但臭氧水溶液的穩(wěn)定性受水中所含雜質的影響較大，特別是有金屬離子存在時，臭氧可迅速分解為氧，在純水中分解較慢。并且，臭氧分子結構是不穩(wěn)定的，它在水中比在空氣中更容易自行分解。含量為1％以下的臭氧，在常溫常態(tài)常壓的空氣中分解半衰期為20-30分鐘左右。隨著溫度的升高，分解速度加快，溫度超過100℃時，分解非常劇烈，達到270℃高溫時，可立即轉化為氧氣。與此同時，PH對臭氧的氧化能力影響較大。在中性和堿性條件下，臭氧可以較快的速度分解產生氧化能力更強的羥基自由基，提高了臭氧的氧化能力，但是在酸性條件下，臭氧分解產生羥基自由基的能力顯著降低，大大減弱了臭氧的氧化能力，降低了臭氧利用效率。此外，臭氧的溶解度還受壓力影響，臭氧分壓越大臭氧在液體中的溶解度隨之增大，通常情況下反應條件為常壓狀態(tài)，很少考慮壓力對溶解度的影響。

由于以上原因，臭氧幾乎不被應用在高溫高酸體系中。因此，在高溫高酸體系中臭氧氧化劑的應用研究還有待于進一步深入，開發(fā)一種高溫高酸體系下的臭氧高效氧化技術是十分必要的。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對臭氧氧化劑的應用局限性提供解決辦法，拓寬臭氧氧化劑的應用范圍，將臭氧氧化劑有效應用于高溫高酸體系中。

一種高溫高酸體系下臭氧高效氧化反應裝置，該裝置為反應罐9，反應罐頂部開設進料口1、除泡沫噴淋口2、廢氣出口3，反應罐底部開設出料口8；反應罐體中水平設置上下兩層網狀曝氣管道，其上分別連接上層臭氧曝氣盤4和下層臭氧曝氣盤7；臭氧由開設于反應罐體側壁的上層臭氧進口5和下層臭氧進口6分別進入上下兩層網狀曝氣管道內。

所述的臭氧曝氣盤采用納米微孔結構，上層臭氧曝氣盤4和下層臭氧曝氣盤7的曝氣量比例為0.5:1-2:1。

所述的臭氧曝氣盤采用耐臭氧氧化塑料材質，反應罐體采用鋼襯耐臭氧氧化塑料材質。