CN107473250A - 一种用于净化铝酸钠溶液的添加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于净化铝酸钠溶液的添加剂，其结构通式为或式中，R1、R2、R3、R4、R5和R6独立为C1～C20的烷基、C2～C20的烯基、苯基、酚基中的一种，R7为C1～C20的亚烷基、C2～C20的亚烯基、C2～C20的亚炔基中的一种，X‑为OH‑、Cl‑、Br‑中的一种，Y2‑为SO4 2‑。其制备方法如下：将有机胺分散在溶剂中，充入保护气，加入卤代烷烃，再加入醇醚或醇，30～35℃恒温反应，蒸馏除去溶剂，加水水解。本发明的添加剂可以去除铝酸钠溶液中的草酸盐、腐殖酸盐等有机物，去除率高，消除了氧化铝生产过程中有机物杂质对氢氧化铝晶体长大、赤泥过滤、分解结疤等的不利影响。

Description

一种用于净化铝酸钠溶液的添加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于净化铝酸钠溶液的添加剂及其制备方法。
背景技术
工业上广泛使用碱法生产氧化铝，通常有烧结法和拜耳法之分。烧结法是在高温下对纯碱和铝土矿组成的炉料进行烧结，得到固体铝酸钠，然后用纯碱溶液溶解铝酸钠，除杂后通入CO2以制取氢氧化铝，未参与反应的铝酸钠溶液回收，进行重复利用。拜耳法是用浓氢氧化钠将铝土矿转化为铝酸钠，通过稀释和添加氢氧化铝晶种使氢氧化铝重新析出，未参与反应的铝酸钠溶液回收，进行重复利用。
随着生产的持续进行，铝酸钠溶液中的有机物含量会越来越高，最终导致工厂的产量、产品质量以及其它技术指标都受到严重影响。氧化铝生产过程中溶液中的有机物主要来自于以下两个方面：1)铝土矿本身含有的有机物；2)絮凝剂、消泡剂、脱水剂等添加剂所带入的有机物，主要包括高分子量的有机物及其初始降解产物(腐殖酸等)、中等分子量降解产物(苯羧酸等)和低分子量降解产物(草酸钠等)。尽管铝土矿和添加剂中有机物的含量均不高，但由于生产过程具有循环性，铝酸钠溶液会进行重复利用，有机物会逐渐积累。
有机物对氧化铝生产过程的某些主要工序的影响主要表现在以下几方面：1)对分离洗涤过程不利，腐殖酸钠等高分子有机物含量高时，分离洗涤系统会产生大量泡沫；2)对晶种分解过程不利，草酸钠等低分子量有机物含量高时，会降低分解速度和氧化铝产出率，使氢氧化铝粒度变细、易碎，增加产品杂质，加速种分槽内氢氧化铝结疤的生成速度，从而使清理和维护工作量增加；3)对种分母液蒸发不利，有机物含量会提高溶液粘度，并使蒸发母液中的碳酸钠浓度提高，造成沉降和过滤分离的困难。
目前，常用的清除氧化铝生产中有机物的方法均存在明显的缺陷，例如：CN105668598 A公开了一种从铝酸钠溶液中结晶析出草酸钠的方法，通过在含有草酸钠的分解母液中加入结晶助剂后进行蒸发浓缩，得到含草酸钠和碳酸钠晶体的悬浮液，然后分离草酸钠和碳酸钠结晶混合物，以达到去除草酸钠的目的，该方法对有机物的去除效果较差，且不适用于处理有机物含量较高的母液；CN 203998986 U公开了一种控制氧化铝高温溶出有机物和硫的装置，通过在氧化铝高温溶出过程中通入高压氧气氧化分解铝酸钠溶液中的有机物，该方法耗时长，不适合用于工业化连续生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于净化铝酸钠溶液的添加剂及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种用于净化铝酸钠溶液的添加剂，结构通式为：
式中，R1、R2、R3、R4、R5和R6独立为C1～C20的烷基、C2～C20的烯基、苯基、酚基中的一种，R7为C1～C20的亚烷基、C2～C20的亚烯基、C2～C20的亚炔基中的一种，X-为OH-、Cl-、Br-中的一种，Y2-为SO4 2-。
上述用于净化铝酸钠溶液的添加剂的制备方法，包括以下步骤：将有机胺分散在溶剂中，充入保护气，加入卤代烷烃，再加入醇醚或醇，30～35℃恒温反应，蒸馏除去溶剂，加水水解，得到用于净化铝酸钠溶液的添加剂。
所述的有机胺为单胺、二元胺中的至少一种。
所述的卤代烷烃为C4～C10的氟代烷烃、C4～C10的氯代烷烃、C4～C10的溴代烷烃中的至少一种。
所述的醇醚为烷基缩水甘油醚、烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚中的至少一种。
所述的醇为环氧丙醇、环氧氯丙醇中的至少一种。
所述的有机胺、卤代烷烃的摩尔比为1：(1～2)。
所述的有机胺、醇醚的摩尔比为1：(1～2)。
所述的有机胺、醇的摩尔比为1：(1～2)。
本发明的有益效果是：本发明的用于净化铝酸钠溶液的添加剂可以去除铝酸钠溶液中的草酸盐、腐殖酸盐等有机物，去除率高，消除了氧化铝生产过程中有机物杂质对氢氧化铝晶体长大、赤泥过滤、分解结疤等的不利影响。
具体实施方式
一种用于净化铝酸钠溶液的添加剂，结构通式为：
式中，R1、R2、R3、R4、R5和R6独立为C1～C20的烷基、C2～C20的烯基、苯基、酚基中的一种，R7为C1～C20的亚烷基、C2～C20的亚烯基、C2～C20的亚炔基中的一种，X-为OH-、Cl-、Br-中的一种，Y2-为SO4 2-。
优选的，一种用于净化铝酸钠溶液的添加剂，结构通式为：
式中，R1、R2、R5和R6独立为C4～C10的烷基、C4～C10的烯基、苯基、酚基中的一种，R7为C4～C10的亚烷基、C4～C10的亚烯基、C4～C10的亚炔基中的一种。
上述用于净化铝酸钠溶液的添加剂的制备方法，包括以下步骤：将有机胺分散在溶剂中，充入保护气，加入卤代烷烃，再加入醇醚或醇，30～35℃恒温反应，蒸馏除去溶剂，加水水解，得到用于净化铝酸钠溶液的添加剂。
优选的，所述的有机胺为单胺、二元胺中的至少一种。
优选的，所述的溶剂为C1～C6的醇、C3～C6的酮中的至少一种。
优选的，所述的卤代烷烃为C4～C10的氟代烷烃、C4～C10的氯代烷烃、C4～C10的溴代烷烃中的至少一种。
优选的，所述的醇醚为烷基缩水甘油醚、烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚中的至少一种。
优选的，所述的醇为环氧丙醇、环氧氯丙醇中的至少一种。
优选的，所述的有机胺、卤代烷烃的摩尔比为1：(1～2)。
优选的，所述的有机胺、醇醚的摩尔比为1：(1～2)。
优选的，所述的有机胺、醇的摩尔比为1：(1～2)。
优选的，所述的保护气为氮气、氩气中的一种。
本发明的用于净化铝酸钠溶液的添加剂的作用原理如下：添加剂结构中含有一定长度的非极性碳链，可以保持适度的疏水性和亲水性，在水中具有一定的溶解性，但在铝酸钠水溶液中的溶解性非常小，将其添加到铝酸钠水溶液中，添加剂结构中的阴离子很容易被草酸根、腐殖酸根等有机基团取代，导致其从铝酸钠水溶液中析出，经过简单过滤，便可以将有机物从铝酸钠水溶液中去除。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
取158.03g的三甲基己二胺加入反应釜中，再加入474.09g的甲醇，搅拌均匀并密封后通入氮气，调整搅拌器转速为50转/分钟，然后缓慢加入74.08g的环氧丙醇，控制温度在35℃左右，恒温反应1h，然后蒸馏除去甲醇，再加入去离子水，进行水解，得到用于净化铝酸钠溶液的添加剂。
产品性能测试：
空白组：取100mL的工业铝酸钠溶液，加入质量分数10％的盐酸，进行酸化(酸化的过程中，铝酸钠溶液中的无机碳大部分以二氧化碳的形式挥发出去)，待pH值小于2时，溶液变澄清，煮沸2min(去除溶液中残留的二氧化碳，剩下的碳就是有机碳)，蒸干溶剂，得到的固体经研磨后用红外碳硫分析仪(上海凯德仪器，型号HCS-140)测定固体样中有机碳的含量；
测试组：取100mL的工业铝酸钠溶液，加入100ppm的实例1制备的添加剂，搅拌10分钟，过滤去除浮游物，取滤液加入质量分数10％的盐酸，进行酸化，待pH值小于2时，煮沸2min，蒸干溶剂，得到的固体经研磨后用红外碳硫分析仪测定固体样中有机碳的含量；
经测试，空白组中有机碳的含量为0.9474g/L，测试组中有机碳的含量为0.2411g/L，去除率为74.6％。
实施例2：
取94.56g的2-丁基吡啶胺加入反应釜中，再加入474.09g的甲醇，搅拌均匀并密封后通入惰性气体氮气，调整搅拌器转速为50转/分钟，然后缓慢加入74.08g的环氧丙醇，控制温度在30℃左右，恒温反应1h，然后蒸馏除去甲醇，再加入去离子水，进行水解，得到用于净化铝酸钠溶液的添加剂。
产品性能测试：
测试方法同实施例1，测试组中有机碳含量为0.4421g/L，去除率为53.3％。
实施例3：
取227.42g的三戊基胺加入反应釜中，再加入474.09g的甲醇，搅拌均匀并密封后通入惰性气体氮气，调整搅拌器转速为50转/分钟，然后缓慢加入116.16g的异丙醇缩水甘油醚，控制温度在32℃左右，恒温反应1h，然后蒸馏除去甲醇，再加入去离子水，进行水解，得到用于净化铝酸钠溶液的添加剂。
产品性能测试：
测试方法同实施例1，测试组中有机碳含量为0.5872g/L，去除率为38.0％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于净化铝酸钠溶液的添加剂，其特征在于：结构通式为：
式中，R1、R2、R3、R4、R5和R6独立为C1～C20的烷基、C2～C20的烯基、苯基、酚基中的一种，R7为C1～C20的亚烷基、C2～C20的亚烯基、C2～C20的亚炔基中的一种，X-为OH-、Cl-、Br-中的一种，Y2-为SO4 2-。
2.根据权利要求1所述的用于净化铝酸钠溶液的添加剂，其特征在于：结构通式为：
式中，R1、R2、R5和R6独立为C4～C10的烷基、C4～C10的烯基、苯基、酚基中的一种，R7为C4～C10的亚烷基、C4～C10的亚烯基、C4～C10的亚炔基中的一种。
3.权利要求1或2所述的用于净化铝酸钠溶液的添加剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将有机胺分散在溶剂中，充入保护气，加入卤代烷烃，再加入醇醚或醇，30～35℃恒温反应，蒸馏除去溶剂，加水水解，得到用于净化铝酸钠溶液的添加剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的有机胺为单胺、二元胺中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的卤代烷烃为C4～C10的氟代烷烃、C4～C10的氯代烷烃、C4～C10的溴代烷烃中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的醇醚为烷基缩水甘油醚、烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚中的至少一种。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的醇为环氧丙醇、环氧氯丙醇中的至少一种。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的有机胺、卤代烷烃的摩尔比为1：(1～2)。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的有机胺、醇醚的摩尔比为1：(1～2)。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的有机胺、醇的摩尔比为1：(1～2)。
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