[发明专利]一种用于高色度工业硫酸提质的超声协同臭氧处理方法

说明书

本发明涉及一种用于高色度工业硫酸提质的超声协同臭氧处理方法，属于硫酸脱色技术领域。将呈黑色的高色度工业硫酸注入密闭的硫酸脱色反应槽，在超声作用下通入臭氧进行脱色反应，控制反应温度为30~70℃、反应时间为1~4h、机械搅拌转速500~2500r/min、超声波发生器功率为300~1000W、通入臭氧气体流量为1.0~10.0L/h，得到色度合格的成品硫酸。本方法采用超声协同臭氧对硫酸脱色时，超声作用可以提高臭氧在硫酸中溶解度，而臭氧的通入可以增强超声空化时空化气泡的形成，两者之间的协同作用对工业硫酸有着非常好的脱色效果。

技术领域

本发明涉及一种用于高色度工业硫酸提质的超声协同臭氧处理方法，属于硫酸脱色技术领域。

背景技术

冶炼烟气制备工业硫酸与有色金属冶炼配套生产，是有色冶炼行业实现硫资源综合回收和环保达标排放的重要环节，利用冶炼产生的废气制酸既保护环境又是资源的综合利用，在经济和社会效益上具有很大的优势。纯硫酸是无色透明的油状液体、工业硫酸略带浅黄色，但是国内外许多冶炼烟气制酸企业在生产过程中发现硫酸产品有时会出现发黑的情况，导致硫酸质量不满足GB/T 534—2014《工业硫酸》对浓硫酸产品规定的指标，严重影响正常销售。发黑硫酸产品的售价又比合格硫酸产品的低很多，甚至滞销，这不仅带来极大的安全隐患，且存在让冶炼企业停产、减产风险。

国内外许多学者针对工业硫酸色度超标的问题的原因进行了分析并提出了相应的解决方案，并取得了一定的效果。很多研究表明变色硫酸中有机污染物含量高，认为硫酸发黑的主要原因是原料、燃料或者浮选剂带入的有机污染物，在净化系统未完全去除，进入干吸工序混入酸中，使硫酸呈黑色。针对有机物含量高的黑色硫酸，目前主要处理方法有热解法、萃取法、吸附法、氧化法，其中氧化法是工业硫酸最常见的脱色方法。常见的氧化剂是双氧水（H₂O₂）、高锰酸钾（KMnO₄）等。专利CN103172033公开了一种对硫酸脱色的方法，具体是将变色硫酸稀释至浓度为15~25wt%后在140~170℃利用氧气将硫酸中的有色粒子氧化脱色后，在140-160℃浓缩得到杂质少，纯度和透明度高的成品酸，但该方法工艺复杂、温度高。中国专利CN102786036A公开了一种利用高锰酸钾的氧化性使硫酸脱色的方法，中国专利CN102757021A公开了一种利用双氧水的氧化性使硫酸脱色的方法，其都得到较好的脱色效果。但是，双氧水因含水量高会导致硫酸质量浓度下降、酸品质降低，而高锰酸钾在脱色过程存在易引入杂质离子锰、钾等问题。美国专利US4085016将一部分变色硫酸分流出来，冷却后通过电解装置氧化成过氧硫酸，然后将过氧硫酸部分返回氧化变色硫酸主流中的有机物，达到使硫酸脱色的效果，该方法可以有效解决了过氧化物的不稳定性和储存的问题，但其需要电解装置、流程复杂。与其他氧化剂相比，臭氧既可以避免杂质离子的引入，又可以避免溶液体系质量浓度下降等问题，但臭氧氧化技术通常受到臭氧在溶液中的溶解度小、传质速率差的限制，导致有机污染物去除不彻底。因此很有必要寻找一种好的工艺方法将这些问题一同解决。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种用于高色度工业硫酸提质的超声协同臭氧处理方法。本方法利用超声的空化效应和机械效应骤增化学反应速率、同时强化气体在溶液中的溶解；利用臭氧具有很强的氧化能力降解硫酸中有机污染物；当采用超声协同臭氧对硫酸脱色时，超声作用可以提高臭氧在硫酸中溶解度，而臭氧的通入可以增强超声空化时空化气泡的形成，两者之间的协同作用对工业硫酸有着非常好的脱色效果。

本发明通过以下技术方案实现：

一种用于高色度工业硫酸提质的超声协同臭氧处理方法，其具体步骤如下：

将呈黑色的高色度工业硫酸注入密闭的硫酸脱色反应槽，在超声作用下通入臭氧进行脱色反应，控制反应温度为30~70℃、反应时间为1~4h、机械搅拌转速500~2500r/min、超声波发生器功率为300~1000W、通入臭氧气体流量为1.0~10.0L/h，得到色度合格的成品硫酸。