CN107572567B - 一种工业废弃Al2O3小球微孔活化系统及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种工业废弃Al2O3小球微孔活化系统及其处理方法，所述系统包括活化装置和废液循环利用系统；其中，活化装置包括吹灰集尘装置、浸渍活化模块和传输装置，传输装置连接吹灰集尘装置和浸渍活化模块；吹灰集尘装置位于活化装置机体内物料入口一侧，浸渍活化模块置于活化装置机体内物料出口一侧；浸渍活化模块包括隔热装置，隔热装置内沿传输装置运行方向依次设置活化池和干燥装置，活化池底部设置升降装置；活化池的废液排出口与废液循环利用系统相连。经过本发明微孔活化处理的Al2O3小球，可以提高后续再生处理的效率，进而制得具有良好性能的再生Al2O3小球。
Description
技术领域
本发明属于资源回收利用领域，涉及一种工业废弃Al2O3小球微孔活化系统及其处理方法。
背景技术
双氧水又称过氧化氢，在化学工业、制药工业、印染工业、金属加工、纺织品漂泊、军工燃料和民用消毒剂等诸多方面都具有广泛和不可替代的用途。目前我国的双氧水生产企业除了极少数仍在使用电解法和异丙醇法外，绝大多数都采用比较成熟的2-乙基蒽醌法(也称为蒽醌法)生产。
蒽醌法工艺是将2-乙基蒽醌与有机溶剂配制成工作液，在3atm、55～65℃和催化剂参与下加氢氢化，再在40～44℃与空气进行逆流氧化，经萃取、再生、精制和浓缩得到过氧化氢水溶液产品。在后处理过程中，需要利用活性氧化铝小球对工作液进行吸附除碱和再生降解物，从而得到可循环使用的工作液，而活性氧化铝小球的吸附过程则是不能可逆再生的。氧化铝小球吸附剂使用一段时间后必须更换，以保证工作液再生的需要。
双氧水又称过氧化氢，在化学工业、制药工业、印染工业、金属加工、纺织品漂泊、军工燃料和民用消毒剂等诸多方面都具有广泛和不可替代的用途。目前我国的双氧水生产企业除了极少数仍在使用电解法和异丙醇法外，绝大多数都采用比较成熟的2-乙基蒽醌法(也称为蒽醌法)生产。
蒽醌法工艺是将2-乙基蒽醌与有机溶剂配制成工作液，在3atm、55～65℃和催化剂参与下加氢氢化，再在40～44℃与空气进行逆流氧化，经萃取、再生、精制和浓缩得到过氧化氢水溶液产品。在后处理过程中，需要利用活性氧化铝小球对工作液进行吸附除碱和再生降解物，从而得到可循环使用的工作液，而活性氧化铝小球的吸附过程则是不能可逆再生的。氧化铝小球吸附剂使用一段时间后必须更换，以保证工作液再生的需要。
CN 101376100A公开了一种过氧化氢工作液再生过程用的活性氧化铝再生处理方法，具体的为：将过氧化氢生产中工作液再生床中卸出的失效氧化铝与燃烧惰性的氧化铝一起从上部进入塔式反应器，依靠重力向下移动，含氧气体从塔式反应器的下部进入反应器，向上运动，反应后的再生氧化铝与燃烧惰性的氧化铝，从反应器的底部出料装置排出，反应后的尾气从反应器上部的尾气排放口排出反应器；反应温度为360～800℃，固体物料在反应器中的停留时间为 3～15小时。虽然上述方法避免了传统再生工艺中因1000℃以上高温条件造成的 Al2O3小球性能下降的问题，但其并不能有效的去除Al2O3小球中的金属离子以及蒽醌类物质，且再生效率低。
为此，如何找到再生效率高，且杂质去除效率高的合适的再生方法是对该类废弃物实现高附加值重复利用的关键。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种工业废弃Al2O3小球微孔活化系统及其处理方法。所述方法通过纳米水解硅烷溶液对废弃Al2O3小球浸出活化处理，将小球内部的金属离子(如钾、钠、铝和镁等)包接分离，同时将2- 乙基蒽醌及DMF中蒽醌类物质等活化包接。经过微孔活化处理的Al2O3小球，可以提高后续再生处理的效率，进而制得具有良好性能的再生Al2O3小球。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提提供了一种工业废弃Al2O3小球微孔活化系统，所述系统包括活化装置和废液循环利用系统；其中，活化装置包括吹灰集尘装置、浸渍活化模块和传输装置，传输装置连接吹灰集尘装置和浸渍活化模块；吹灰集尘装置位于活化装置机体内物料入口一侧，浸渍活化模块置于活化装置机体内物料出口一侧；浸渍活化模块包括隔热装置，隔热装置内沿传输装置运行方向依次设置活化池和干燥装置，活化池底部设置升降装置；活化池的废液排出口与废液循环利用系统相连。
本发明中，活化池底部设置的升降装置用于使活化池自由升降，当物料送至活化池顶部时，升降装置将活化池升起，使物料浸入活化池中，进行活化反应。
本发明中，所述活化池带有恒温水浴的功能，可使活化在恒定温度下进行；所述隔热装置的作用是使活化系统处于一个隔热环境下，保持活化在一定温度下进行。
本发明中，所述工业废弃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产物，其直径为3～5mm，堆密度为0.95～1.15g/cm3。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述活化装置包括预热装置，预热装置沿传输装置设置。所述预热装置，对传送装置上运输的废弃Al2O3小球物料进行预热，以使其达到所需温度。
优选地，所述传输装置为传送链条，其连接吹灰集尘装置和浸渍活化模块。
优选地，所述干燥装置包括喷气式干燥器。
作为本发明优选的技术方案，所述活化池中装有活化液，所述活化液为纳米水解硅烷溶液。
优选地，所述纳米水解硅烷溶液中包括水性硅烷偶联剂、非离子表面活性剂和pH调节剂。其中，纳米水解硅烷溶液的溶剂为水。
优选地，所述纳米水解硅烷溶液中水性硅烷偶联剂的浓度为1～20wt％，例如1wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、13wt％、15wt％、17wt％或20wt％等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行，进一步优选为 2～10wt％。
优选地，所述非离子表面活性剂的浓度为0.1～1wt％，例如0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1wt％等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行，进一步优选为 0.1～0.6wt％。
优选地，所述pH调节剂为有机酸，例如醋酸等。本发明中，所述有机酸主要作为硅烷水解的催化剂。
优选地，所述pH调节剂的用量为使溶液pH为3～6.5，例如3、3.5、4、4.5、 5、5.5、6或6.5等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行。
本发明中，所述活化过程需控制在一定pH范围内，即纳米水解硅烷溶液的 pH值需保持在3～6.5。本发明中，因硅烷水解速度与pH值有关，中性最慢，偏酸或偏碱都较快，因此一般需调节溶液的pH值，进而调节水解速度。本发明中，除氨基硅烷外，其他硅烷可加入少量有机酸，调节PH值至4～5，氨基硅烷因具碱性，不必调节。
作为本发明优选的技术方案，所述废液循环利用系统包括依次连接的集液槽、沉淀过滤池、配液池和贮液装置；其中，集液槽位于活化装置中干燥装置底部，活化池的废液排出口与沉淀过滤池的液体入口相连，贮液装置的液体出口与活化池的液体入口相连。
作为本发明优选的技术方案，所述沉淀过滤池中设有滤净隔膜，所述滤净隔膜将沉淀过滤池分为沉淀池和过滤池两部分，沉淀池与沉淀过滤池的液体入口相连，过滤池与沉淀过滤池的液体出口相连。
优选地，所述滤净隔膜中设置离子交换膜。
本发明中，离子交换膜将沉淀过滤池分为沉淀池和过滤池两部分，目的在于，进入沉淀过滤池的液体现在沉淀池中进行沉淀去除不溶杂质，沉淀后的清液再经离子交换膜净化处理进一步去除杂质离子。
优选地，配液池中设有搅拌桨和加药装置。
作为本发明优选的技术方案，所述活化装置包括抽真空装置，所述抽真空装置与活化池相连。本发明中，所述活化反应需在真空条件下进行，因而需设置抽真空装置。
优选地，所述活化装置上设置在线监控装置。所述再生监控系统用于监控微孔活化系统中的工艺条件，进而对各工艺参数进行实时调节，得到一个稳定的活化环境。
优选地，所述活化装置上设有烟气排出口，其将活化过程中产生的烟气送入废气净化装置进行净化。
第二方面，本发明提供了上述微孔活化系统的处理方法，所述方法包括以下步骤：
工业废弃Al2O3小球经除尘和预热处理后送入活化池进行活化处理得到活化后的Al2O3小球，活化过程中对产生的废液进行回收后返回活化池循环利用，活化过程中产生的废气进行净化处理。
作为本发明优选的技术方案，所述活化池中的活化液为纳米水解硅烷溶液。
优选地，所述纳米水解硅烷溶液中包括水性硅烷偶联剂、非离子表面活性剂和pH调节剂。
优选地，所述纳米水解硅烷溶液中水性硅烷偶联剂的浓度为1～20wt％，例如1wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、13wt％、15wt％、17wt％或20wt％等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行，进一步优选为 2～10wt％。
优选地，所述非离子表面活性剂的浓度为0.1～1wt％，例如0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1wt％等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行，进一步优选为 0.1～0.6wt％。
优选地，所述pH调节剂为有机酸，例如醋酸等。本发明中，所述有机酸主要作为硅烷水解的催化剂。
优选地，所述pH调节剂的用量为使溶液pH为3～6.5，例如3、3.5、4、4.5、 5、5.5、6或6.5等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行。
优选地，所述活化过程在真空条件下进行。本发明所述活化过程需在真空条件下进行，若不采用真空条件，会大大降低活化液深度渗入Al2O3小球，影响包接、活化等效果。
优选地，所述活化处理中活化压力为-0.1～0MPa且不包括0MPa，例如 -0.1MPa、-0.09MPa、-0.08MPa、-0.07MPa、-0.06MPa、-0.05MPa、-0.04MPa、 -0.03MPa、-0.02MPa或-0.01MPa等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行，进一步优选为-0.09～-0.05MPa。
优选地，所述活化时间≤30s，例如30s、25s、20s、15s、10s或5s等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行，进一步优选为10～20s；
优选地，所述活化温度为50～70℃，例如50℃、53℃、55℃、57℃、60℃、 63℃、65℃、67℃或70℃等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行。
作为本发明优选的技术方案，活化过程中对产生的废液进行回收的方法为：活化过程中产生的废液经沉淀过滤和配液处理后，返回活化池循环利用；
优选地，所述配液处理为：向经沉淀过滤后的溶液中加入水性硅烷偶联剂和pH调节剂，得到纳米水解硅烷溶液。
优选地，所述活化处理过程中，对活化处理进行在线监控。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
工业废弃Al2O3小球经吹灰集尘装置除尘和预热装置进行预热后送活化池进行活化处理得到活化后的Al2O3小球，活化过程中产生的废液送入废液循环利用系统，依次经沉淀过滤池进行沉淀过滤和配液池进行配液后送入贮液装置，再返回活化池循环利用，活化过程中产生的废气进行净化处理。
本发明中，以纳米水解硅烷溶液对Al2O3小球进行活化处理的原理如下：
硅烷是一类含硅基的有机/无机杂化物，其基本分子式为：R'(CH2)nSi(OR)3。其中OR是可水解的基团，R'是有机官能团。硅烷在水溶液中通常以水解的形式存在：
-Si(OR)3+H2O＝Si(OH)3+3ROH
硅烷水解后通过其SiOH基团与金属表面的MeOH基团(Me表示金属)的缩水反应而快速吸附于金属表面，SiOH+MeOH＝SiOMe+H2O。一方面，硅烷在金属界面上形成Si-O-Me共价键，一般来说，共价键间的作用力可达700kJ/t，硅烷与金属之间的结合是非常牢固的。水解后硅烷成纳米形态，即纳米水解硅烷，通过特殊活化装置可渗透至微孔与金属形成稳定的共价键，在一定温度的激发下将金属离子带出，从而达到分离的目的。
本发明所述的包接技术是指所需处理的分子混合物中，部分分子性能无法满足整体混合物处理要求，即在分子和母体的热稳定性、熔点、化学反应性和溶解性等物化性能有区别的条件下，采用单分子或多分子包接形成主晶化合物，满足在特定条件激发下分子和母体结构集合成特定化合物的技术。
氧化铝小球中的蒽醌类物质需要1000℃以上的温度才能从微孔中释放，但这个高温条件下，小球的表面出现大量的粉化现象，性能急剧下降。为实现低温再生功能，本申请经研究发现，剩余的硅烷分子通过SiOH基团之间的缩聚反应在金属表面形成具有Si-O-Si三维网状结构的硅烷膜，并通过侧链反应技术以 Mowital功能性原料(Mowital是一种细微颗粒状可自由流动的白色粉末)将高醛化分子嫁接至蒽醌分子链条中，将难溶的蒽醌类物质等活化包接，并在后续高红外全波段辐射加热器的微波触发下低温析出，使得再生过程成为可能。
本发明所述微孔活化系统活化利用高效水性硅烷包接技术和侧链反应技术，将氧化铝小球微孔内的离子凝胶成高分子，效率高速度快。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过纳米水解硅烷溶液对废弃Al2O3小球浸出活化处理，将小球内部的金属离子(如钾、钠、铝和镁等)包接分离，同时将2-乙基蒽醌及DMF中蒽醌类等物质活化包接，进而有利于后续再生处理的效果，制得具有良好性能的再生Al2O3小球。同时，本发明对活化过程以及干燥过程中产生的废液进行回收利用，实现了废液零排放，更有利于资源的回收利用。
本发明中，经活化处理后的Al2O3小球的堆密度为0.94～0.98g/cm3，具有较适中的含水率，包接反应充分，小球表面洁净光滑；经活化处理后的Al2O3小球再经煅烧再生处理后，较好的保存了材料的孔结构和比表面，孔径在1.5～200nm 的孔道累积孔容保持在0.4～0.50mL/g；其堆密度为0.75～0.85g/cm3，比表面积为 200～300m2/g，其残余的金属离子的含量小于10μg/g，残余的碳含量小于3μg/g。
附图说明
图1是实施例1所述工业废弃Al2O3小球微孔活化系统的结构示意图；
图2是实施例1所述工业废弃Al2O3小球微孔活化系统的侧视结构示意图；
图3是实施例1所述工业废弃Al2O3小球微孔活化系统中循环配液系统的结构示意图；
其中，1-吹灰集尘装置，2-隔热装置，3-活化池，4-干燥装置，5-升降装置， 6-预热装置，7-传送链条，8-集液槽，9-沉淀过滤池，10-配液池，11-贮液装置， 12-滤净隔膜，13-沉淀池，14-过滤池，15-在线监控装置，16-烟气排出口。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
实施例1：
本实施例提供了一种工业废弃Al2O3小球微孔活化系统，所述系统包括活化装置和废液循环利用系统。
如图1和图2所示，活化装置包括吹灰集尘装置1、浸渍活化模块和传输装置，传输装置连接吹灰集尘装置1和浸渍活化模块；吹灰集尘装置1位于活化装置机体内物料入口一侧，浸渍活化模块置于活化装置机体内物料出口一侧；浸渍活化模块包括隔热装置2，隔热装置2内沿传输装置运行方向依次设置活化池3和干燥装置4，活化池3底部设置升降装置5；活化池3的废液排出口与废液循环利用系统相连。
所述活化装置包括预热装置6，预热装置6沿传输装置设置；所述传输装置为传送链条7，其连接吹灰集尘装置1和浸渍活化模块；所述干燥装置4包括喷气式干燥器。所述活化池3中装有活化液，所述活化液为纳米水解硅烷溶液。
所述活化装置包括抽真空装置，所述抽真空装置与活化池3相连；活化装置上设置在线监控装置15和烟气排出口16。
如图3所示，所述废液循环利用系统包括依次连接的集液槽8、沉淀过滤池 9、配液池10和贮液装置11；其中，集液槽8位于活化装置中干燥装置4底部，活化池3的废液排出口与沉淀过滤池9的液体入口相连，贮液装置11的液体出口与活化池3的液体入口相连。
所述沉淀过滤池9中设有滤净隔膜12，所述滤净隔膜12将沉淀过滤池9分为沉淀池13和过滤池14两部分，沉淀池13与沉淀过滤池9的液体入口相连，过滤池14与沉淀过滤池9的液体出口相连。
所述滤净隔膜12中设置离子交换膜。
所述配液池10中设有搅拌桨和加药装置。
实施例2：
本实施例采用实施例1中所述的工业废弃Al2O3小球微孔活化系统对工业废弃Al2O3小球进行活化处理，所述废弃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产物，直径3～5mm，废弃Al2O3小球的堆密度0.95～1.15g/cm3。
所述方法包括以下步骤：
将工业废弃Al2O3小球送入微孔活化系统，其在活化装置中经吹灰集尘装置 1除尘和预热装置6进行预热，经预处理后的小球通过传送链条7进入隔热装置 2中，升降装置5将活化池3升起，使Al2O3小球浸入活化池3中，活化池3此时密闭，Al2O3小球在活化池3中于60℃下活化15s，活化后Al2O3小球于70℃下用干燥装置4干燥35min，活化过程中保持真空，活化压力为-0.07MPa，经活化处理得到活化后的Al2O3小球。
其中，活化池3中的活化液为纳米水解硅烷溶液，包括浓度为10wt％的水性硅烷偶联剂、0.5wt％的非离子表面活性剂和pH调节剂醋酸，醋酸的用量为使溶液pH为4。
活化过程中产生的废液送入废液循环利用系统，在沉淀过滤池9进行沉淀过滤，在配液池10中加入水性硅烷偶联剂和pH调节剂配制成纳米水解硅烷溶液后，送入贮液装置11，再返回活化池3循环利用，活化过程中产生的废气进行净化处理。
通过本实施例所述方法处理得到的Al2O3小球的堆积密度为0.97g/cm3，具有较适中的含水率，包接反应充分，小球表面洁净光滑。
经活化处理后的Al2O3小球再经煅烧再生处理后，其堆密度为0.85g/cm3，比表面积为208m2/g，再生效率为99.8％。
实施例3：
本实施例采用实施例1中所述的工业废弃Al2O3小球微孔活化系统对工业废弃Al2O3小球进行活化处理，所述工业废弃Al2O3小球如实施例2所述。
所述方法包括以下步骤：
将工业废弃Al2O3小球送入微孔活化系统，其在活化装置中经吹灰集尘装置 1除尘和预热装置6进行预热，经预处理后的小球通过传送链条7进入隔热装置 2中，升降装置5将活化池3升起，使Al2O3小球浸入活化池3中，活化池3此时密闭，Al2O3小球在活化池3中于50℃下活化30s，活化后Al2O3小球于60℃下用干燥装置4干燥50min，活化过程中保持真空，活化压力为-0.05MPa，经活化处理得到活化后的Al2O3小球。
其中，活化池3中的活化液为纳米水解硅烷溶液，包括浓度为20wt％的水性硅烷偶联剂、0.6wt％的非离子表面活性剂和pH调节剂醋酸，醋酸的用量为使溶液pH为6.5。
活化过程中产生的废液送入废液循环利用系统，在沉淀过滤池9进行沉淀过滤，在配液池10中加入水性硅烷偶联剂和pH调节剂配制成纳米水解硅烷溶液后，送入贮液装置11，再返回活化池3循环利用，活化过程中产生的废气进行净化处理。
通过本实施例所述方法处理得到的Al2O3小球的堆密度为0.94g/cm3，具有较适中的含水率，包接反应充分，小球表面洁净光滑。
经活化处理后的Al2O3小球再经煅烧再生处理后，其堆密度为0.75g/cm3，比表面积为293m2/g，再生效率为99.4％。
实施例4：
本实施例采用实施例1中所述的工业废弃Al2O3小球微孔活化系统对工业废弃Al2O3小球进行活化处理，所述工业废弃Al2O3小球如实施例2所述。
所述方法包括以下步骤：
将工业废弃Al2O3小球送入微孔活化系统，其在活化装置中经吹灰集尘装置 1除尘和预热装置6进行预热，经预处理后的小球通过传送链条7进入隔热装置 2中，升降装置5将活化池3升起，使Al2O3小球浸入活化池3中，活化池3此时密闭，Al2O3小球在活化池3中于70℃下活化20s，活化后Al2O3小球于80℃下用干燥装置4干燥40min，活化过程中保持真空，活化压力为-0.09MPa，经活化处理得到活化后的Al2O3小球。
其中，活化池3中的活化液为纳米水解硅烷溶液，包括浓度为1wt％的水性硅烷偶联剂、0.1wt％的非离子表面活性剂和pH调节剂醋酸，醋酸的用量为使溶液pH为3。
活化过程中产生的废液送入废液循环利用系统，在沉淀过滤池9进行沉淀过滤，在配液池10中加入水性硅烷偶联剂和pH调节剂配制成纳米水解硅烷溶液后，送入贮液装置11，再返回活化池3循环利用，活化过程中产生的废气进行净化处理。
通过本实施例所述方法处理得到的Al2O3小球的堆密度为0.98g/cm3，具有较适中的含水率，包接反应充分，小球表面洁净光滑。
经活化处理后的Al2O3小球再经煅烧再生处理后，堆密度为0.83g/cm3，比表面积为247m2/g，再生效率为99.6％。
实施例5：
本实施例采用实施例1中所述的工业废弃Al2O3小球微孔活化系统对工业废弃Al2O3小球进行活化处理，所述工业废弃Al2O3小球如实施例2所述。
所述方法包括以下步骤：
所述方法中除了活化温度为60℃，活化时间为10s，干燥温度为90℃，干燥时间为30min，活化压力为-0.1MPa活化液中非离子表面活性剂的浓度为1wt％外，其他物料用量与方法均与实施例2中相同。
通过本实施例所述方法处理得到的Al2O3小球的堆密度为0.96g/cm3，具有较适中的含水率，包接反应充分，小球表面洁净光滑。
经活化处理后的Al2O3小球再经煅烧再生处理后，其堆密度为0.81g/cm3，比表面积为253m2/g，再生效率为99.5％。
对比例1：
本对比例中，除了活化过程不在真空条件下进行外，其他物料用量与再生方法均与实施例2中相同。
通过本对比例所述方法处理得到的Al2O3小球，包接不充分，活化不彻底，堆密度为0.89g/cm3。
经活化处理后的Al2O3小球再经煅烧再生处理后，其堆密度为0.86g/cm3，比表面积为198m2/g，再生效率为78.7％。
综合实施例1-5和对比例1的结果可以看出，本发明通过纳米水解硅烷溶液对废弃Al2O3小球浸出活化处理，将小球内部的金属离子(如钾、钠、铝和镁等) 包接分离，同时将2-乙基蒽醌及DMF中蒽醌类等物质活化包接，进而有利于后续再生处理的效果，制得具有良好性能的再生Al2O3小球。同时，本发明对活化过程以及干燥过程中产生的废液进行回收利用，实现了废液零排放，更有利于资源的回收利用。
本发明中，经活化处理后的Al2O3小球的堆密度为0.94～0.98g/cm3，具有较适中的含水率，包接反应充分，小球表面洁净光滑；经活化处理后的Al2O3小球再经煅烧再生处理后，其堆密度为0.75～0.85g/cm3，比表面积为200～300m2/g，其残余的金属离子的含量小于10μg/g，残余的碳含量小于3μg/g。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (35)
1.一种工业废弃Al2O3小球微孔活化系统，其特征在于，所述系统包括活化装置和废液循环利用系统；其中，活化装置包括吹灰集尘装置(1)、浸渍活化模块和传输装置，传输装置连接吹灰集尘装置(1)和浸渍活化模块；吹灰集尘装置(1)位于活化装置机体内物料入口一侧，浸渍活化模块置于活化装置机体内物料出口一侧；浸渍活化模块包括隔热装置(2)，隔热装置(2)内沿传输装置运行方向依次设置活化池(3)和干燥装置(4)，活化池(3)底部设置升降装置(5)；活化池(3)的废液排出口与废液循环利用系统相连。
2.根据权利要求1所述的微孔活化系统，其特征在于，所述活化装置包括预热装置(6)，预热装置(6)沿传输装置设置。
3.根据权利要求2所述的微孔活化系统，其特征在于，所述传输装置为传送链条(7)，其连接吹灰集尘装置(1)和浸渍活化模块。
4.根据权利要求3所述的微孔活化系统，其特征在于，所述干燥装置(4)包括喷气式干燥器。
5.根据权利要求4所述的微孔活化系统，其特征在于，所述活化池(3)中装有活化液，所述活化液为纳米水解硅烷溶液。
6.根据权利要求5所述的微孔活化系统，其特征在于，所述纳米水解硅烷溶液中包括水性硅烷偶联剂、非离子表面活性剂和pH调节剂。
7.根据权利要求6所述的微孔活化系统，其特征在于，所述纳米水解硅烷溶液中水性硅烷偶联剂的浓度为1～20wt％。
8.根据权利要求7所述的微孔活化系统，其特征在于，所述纳米水解硅烷溶液中水性硅烷偶联剂的浓度为2～10wt％。
9.根据权利要求8所述的微孔活化系统，其特征在于，所述非离子表面活性剂的浓度为0.1～1wt％。
10.根据权利要求9所述的微孔活化系统，其特征在于，所述非离子表面活性剂的浓度为0.1～0.6wt％。
11.根据权利要求10所述的微孔活化系统，其特征在于，所述pH调节剂为有机酸。
12.根据权利要求11所述的微孔活化系统，其特征在于，所述pH调节剂的用量为使溶液pH为3～6.5。
13.根据权利要求12所述的微孔活化系统，其特征在于，所述废液循环利用系统包括依次连接的集液槽(8)、沉淀过滤池(9)、配液池(10)和贮液装置(11)；其中，集液槽(8)位于活化装置中干燥装置(4)底部，活化池(3)的废液排出口与沉淀过滤池(9)的液体入口相连，贮液装置(11)的液体出口与活化池(3)的液体入口相连。
14.根据权利要求13所述的微孔活化系统，其特征在于，所述沉淀过滤池(9)中设有滤净隔膜(12)，所述滤净隔膜(12)将沉淀过滤池(9)分为沉淀池(13)和过滤池(14)两部分，沉淀池(13)与沉淀过滤池(9)的液体入口相连，过滤池(14)与沉淀过滤池(9)的液体出口相连。
15.根据权利要求14所述的微孔活化系统，其特征在于，所述滤净隔膜(12)中设置离子交换膜。
16.根据权利要求15所述的微孔活化系统，其特征在于，配液池(10)中设有搅拌桨和加药装置。
17.根据权利要求16所述的微孔活化系统，其特征在于，所述活化装置包括抽真空装置，所述抽真空装置与活化池(3)相连；
所述活化装置上设置在线监控装置(15)；
所述活化装置上还设有烟气排出口(16)，所述烟气排出口用于将活化过程中产生的烟气送入废气净化装置进行净化。
18.根据权利要求1-17任一项所述微孔活化系统的处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
工业废弃Al2O3小球经除尘和预热处理后送入活化池进行活化处理得到活化后的Al2O3小球，活化过程中对产生的废液进行回收后返回活化池循环利用，活化过程中产生的废气进行净化处理。
19.根据权利要求18所述的处理方法，其特征在于，所述活化池中的活化液为纳米水解硅烷溶液。
20.根据权利要求19所述的处理方法，其特征在于，所述纳米水解硅烷溶液中包括水性硅烷偶联剂、非离子表面活性剂和pH调节剂。
21.根据权利要求20所述的处理方法，其特征在于，所述纳米水解硅烷溶液中水性硅烷偶联剂的浓度为1～20wt％。
22.根据权利要求21所述的处理方法，其特征在于，所述纳米水解硅烷溶液中水性硅烷偶联剂的浓度为2～10wt％。
23.根据权利要求22所述的处理方法，其特征在于，所述非离子表面活性剂的浓度为0.1～1wt％。
24.根据权利要求23所述的处理方法，其特征在于，所述非离子表面活性剂的浓度为0.1～0.6wt％。
25.根据权利要求24所述的处理方法，其特征在于，所述pH调节剂为有机酸。
26.根据权利要求25所述的处理方法，其特征在于，所述pH调节剂的用量为使溶液pH为3～6.5。
27.根据权利要求26所述的处理方法，其特征在于，所述活化过程在真空条件下进行。
28.根据权利要求27所述的处理方法，其特征在于，所述活化处理中活化压力为-0.1～0MPa且不包括0MPa。
29.根据权利要求28所述的处理方法，其特征在于，所述活化处理中活化压力为-0.09～-0.05MPa。
30.根据权利要求29所述的处理方法，其特征在于，所述活化处理中活化时间≤30s。
31.根据权利要求30所述的处理方法，其特征在于，所述活化处理中活化温度为50～70℃。
32.根据权利要求31所述的处理方法，其特征在于，活化过程中对产生的废液进行回收的方法为：活化过程中产生的废液经沉淀过滤和配液处理后，返回活化池循环利用。
33.根据权利要求32所述的处理方法，其特征在于，所述配液处理为：向经沉淀过滤后的溶液中加入水性硅烷偶联剂和pH调节剂，得到纳米水解硅烷溶液。
34.根据权利要求33所述的处理方法，其特征在于，所述活化处理过程中，对活化处理进行在线监控。
35.根据权利要求34所述的处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
工业废弃Al2O3小球经吹灰集尘装置(1)除尘和预热装置(6)进行预热后送活化池(3)进行活化处理得到活化后的Al2O3小球，活化过程中产生的废液送入废液循环利用系统，依次经沉淀过滤池(9)进行沉淀过滤和配液池(10)进行配液后送入贮液装置(11)，再返回活化池(3)循环利用，活化过程中产生的废气进行净化处理。
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