CN115448425B - 从盐湖卤水中电协同去除含羧基有机物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从盐湖卤水中电协同去除含羧基有机物的方法。所述方法包括：提供待处理盐湖卤水，其包括含羧基有机物；将氢氧化镁吸附剂固定于阳极表面；以所述待处理盐湖卤水为电解液，使阴极、阳极与所述电解液共同构建电化学反应体系，并通电进行电解反应，通过电场协同作用，使待处理盐湖卤水中的含羧基有机物在阳极的氢氧化镁表面吸附，从而使待处理盐湖卤水中的含羧基有机物被去除。本发明提供的方法利用氢氧化镁晶体表面富含羟基，易于和羧基结合的特性，将其作为盐湖卤水中含羧基有机物的吸附剂，利用电场作用，使带有负电荷的含羧基电迁移至阳极附近并吸附到氢氧化镁表面，达到去除卤水中含羧基有机物的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种从盐湖卤水中去除有机物的方法，特别是涉及一种采用氢氧化镁从盐湖卤水中电协同去除含羧基有机物分子的方法，属于卤水处理技术领域。
背景技术
盐湖卤水在自然演变过程中，以及在经过成矿工艺后，难免会含有一些有机物。这些有机质或是会降低盐湖矿物产品的品质和外观，或是在回排盐湖后对所在环境、后续工艺产生影响。因此这些有机物既不利于下游产品开发，也对环境有害。传统的从水体中去除卤水有机物的方法都比较复杂，主要采用吸附法，所用的吸附剂制备工艺复杂、且价格较为昂贵，并且距离盐湖地区较偏远，周围产业链配套较差，将吸附剂长途运送到生产场所，加上交通运输费用后，成本较高，进一步增加了经济成本。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种从盐湖卤水中电协同去除含羧基有机物的方法，从而克服现有技术的不足。
为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明实施例提供了一种从盐湖卤水中电协同去除含羧基有机物的方法，其包括：
提供待处理盐湖卤水，其包括含羧基有机物；
将氢氧化镁吸附剂固定于阳极表面；
以所述待处理盐湖卤水为电解液，使阴极、阳极与所述电解液共同构建电化学反应体系，向所述电化学反应体系通电进行电解反应，通过电场协同作用，使待处理盐湖卤水中的含羧基有机物在阳极的氢氧化镁表面吸附，从而使待处理盐湖卤水中的含羧基有机物被去除。
在一些实施例中，所述方法包括：通过双室电解或单室电解进行所述的电解反应。
在一些实施例中，所述双室电解具体包括：
采用阴离子交换膜将电解腔室分为阴极室和阳极室；
以氯化钾水溶液或者氯化钠水溶液作为阴极室电解液，以待处理盐湖卤水作为阳极室电解液；
使阴极、阳极与所述阴极室电解液、阳极室电解液共同构建电化学反应体系并通电进行电解反应。
在一些实施例中，所述单室电解具体包括：
以待处理盐湖卤水作为电解液；
电解腔室外接过滤装置，用于收集阴极表面电沉积生成的氢氧化镁；
使阴极、阳极与所述电解液共同构建电化学反应体系并通电进行电解反应。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明提供的从盐湖卤水中电协同去除含羧基有机物的方法利用氢氧化镁晶体表面富含羟基，易于和羧基结合的特性，将其作为盐湖卤水中含羧基有机物的吸附剂。利用电场作用，使带有负电荷的含羧基电迁移至阳极附近并吸附到氢氧化镁表面，达到去除卤水中含羧基有机物的目的；
2)本发明利用盐湖富含镁资源的优势，将卤水开采过程中本就会生产的氢氧化镁粉体作为吸附剂，从根本上解决了经济成本的问题。同时，本发明采用常温常压、低能耗的电化学方法对吸附过程进行协同，使得整个工艺具有环保、低碳的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1A和图1B是本发明一典型实施方案中一种从盐湖卤水中电协同去除含羧基有机物的方法原理示意图。
具体实施方式
鉴于传统的从水体中去除卤水有机物的方法的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，其主要是利用盐湖富含镁资源的优势，将卤水开采过程中本就会生产的氢氧化镁粉体作为吸附剂，从根本上解决了经济成本的问题。同时，由于我国盐湖多数位于高海拔的青藏高原地区，这些地方生态环境脆弱，因此本案发明人决定采用常温常压、低能耗的电化学方法对吸附过程进行协同，使得整个工艺具有环保、低碳的特点。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例的一个方面提供的一种从盐湖卤水中电协同去除含羧基有机物的方法包括：
提供待处理盐湖卤水，其包括含羧基有机物；
将氢氧化镁吸附剂固定于阳极表面；
以所述待处理盐湖卤水为电解液，使阴极、阳极与所述电解液共同构建电化学反应体系，向所述电化学反应体系通电进行电解反应，通过电场协同作用，使待处理盐湖卤水中的含羧基有机物在阳极的氢氧化镁表面吸附，从而使待处理盐湖卤水中的含羧基有机物被去除。
在一些优选实施例中，所述方法包括：可以通过双室电解，或者单室电解的方式进行所述的电解反应。
在一些优选实施例中，所述双室电解具体包括：
采用阴离子交换膜将电解腔室分为阴极室和阳极室；
以氯化钾水溶液或者氯化钠水溶液作为阴极室电解液，以待处理盐湖卤水作为阳极室电解液；
使阴极、阳极与所述阴极室电解液、阳极室电解液共同构建电化学反应体系并通电进行电解反应。
进一步地，所述阴极室电解液中氯化钾或氯化钠的浓度为2g/L～200g/L。
进一步地，所述阳极室电解液(即待处理盐湖卤水)中天然盐的浓度为50g/L～200g/L，含羧基有机物的浓度为1mg/L～1g/L。
在一些优选实施例中，所述单室电解具体包括：
以待处理盐湖卤水作为电解液；
电解腔室外接过滤装置，用于收集阴极表面电沉积生成的氢氧化镁；
使阴极、阳极与所述电解液共同构建电化学反应体系并通电进行电解反应。
在一些优选实施例中，所述电解反应的温度为1℃～70℃，槽电压为0.1V～20V，反应时间为5s～2h。本发明利用电场作用，使带有负电荷的含羧基电迁移至阳极附近并吸附到氢氧化镁表面，达到去除卤水中含羧基有机物的目的。
在一些优选实施例中，所述方法包括：通过涂覆或者水溶液渗透的方式将氢氧化镁固定在阳极表面。本发明将氢氧化镁通过涂覆或者水溶液可渗透容器装盛的方式固定在阳极表面，利用氢氧化镁晶体表面富含羟基，易于和羧基结合的特性，将其作为盐湖卤水中含羧基有机物的吸附剂。
进一步地，所述阴极包括不锈钢板或铅板，但不限于此。
进一步地，所述阳极包括铂片或者表面覆盖有保护涂层的钛电极，但不限于此。
在一些优选实施例中，在进行单室电解时还包括：对阴极表面沉积生成的氢氧化镁进行过滤、精制处理，作为阳极氢氧化镁吸附剂的原料。
其中，在一些更为具体的实施案例之中，所述从盐湖卤水中电协同去除含羧基有机物的方法具体包括以下步骤：
步骤1、所用阴极为不锈钢板或铅板，所用阳极为铂片或者表面覆盖有保护涂层的钛电极；
步骤2、采用单室或者双室方式进行电解。若采用单室电解，则电解液为待处理盐湖卤水，外接过滤装置，用于收集阴极表面电沉积生成的氢氧化镁；若采用双室电解，则以阴离子交换膜分割为阴极室和阳极室，阴极室电解液为氯化钾或者氯化钠水溶液，阳极室电解液为待处理卤水。
步骤3、所用电解液规格如下，氯化钾或氯化钠浓度介于2g/L至200g/L之间，卤水盐浓度介于50g/L至200g/L之间，卤水中含羧基有机物浓度在1mg/L至1g/L之间；
步骤4、电解温度介于1～70℃之间，槽电压介于0.1V至20V之间；待处理卤水在电解池中的停留时间介于5s至2h之间；
步骤5、通过电场协同作用，使盐湖卤水中的含羧基有机物在阳极氢氧化镁表面吸附，从而达到去除的目的。若采用单室电解，则阴极表面电沉积生成氢氧化镁经过滤、精制处理后，可作为阳极氢氧化镁吸附剂的原料。
本发明以上技术方案的机理可能在于：本发明利用氢氧化镁与带羧基有机物易于反应并结合的原理，同时对反应体系施加电场，使得带有负电荷的有机物在电场作用下往阳极表面移动，并吸附固定到在阳极附近的氢氧化镁上，通过电场协同作用下的氢氧化镁吸附，对卤水中含有的带羧基有机物进行去除。从电解设备结构上细分，可分为双室电解和单室电解两种方式，各有其优点。其中单室电解池可在阴极表面电沉积生成氢氧化镁，连续不断地作为吸附剂原料，而双室电解池可避免溶液中的镁离子在阴极表面的沉积，保持卤水组分不发生改变，有利于对接下游成矿工艺。镁资源在盐湖中储量丰富，使用盐湖镁资源解决盐湖卤水中的有机物问题，既经济实惠，又方便快捷，同时嫁接了电化学工艺绿色、低碳的特点，是一种非常易于推广的低碳除有机物技术。
具体的，请参阅图1A所示，双室电解采用阴离子交换膜将阴极室和阳极室分开，其中阴极室以氯化钠或氯化钾作为电解液，在阳极室中对卤水进行去除有机物处理。同时阴离子交换膜可以阻止镁离子向阴极扩散和生成氢氧化镁，避免了卤水组分的变化，相对下游成矿工艺而言具有原料组分更稳定的特点；请参阅图1B所示，单室电解不再有中间的阴离子交换膜，在阳极表面实现氢氧化镁的电协同吸附的同时，卤水中含有的大量镁离子会在阴极表面发生沉积，生成氢氧化镁，经过滤精制后，可直接作为阳极表面的有机物吸附原料。
综上所述，本发明创新性地采用盐湖地区极易得到的氢氧化镁粉体为吸附剂，通过电场协同作用使卤水中带有负电荷的含羧基有机物电迁移到阳极表面，并通过化学键合的方式固定到氢氧化镁晶体表面，达到去除的目的。采用双室电解的特点是基本不改变卤水组分，采用单室电解的时候，阴极表面沉积的氢氧化镁还可以作为吸附剂源源不断的原料，通过单个工艺实现完全自给。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合若干较佳实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，实施例中的试验方法均按照常规条件进行。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如下各实施例采用的所用试剂均为分析纯。
实施例1
采用单室电解池，电解池的出口接过滤装置，以不锈钢为阴极，以表面覆盖有保护涂层的钛电极为阳极，通过涂覆的方式将氢氧化镁固定在阳极表面；所用电解液为待处理卤水，卤水盐浓度为50g/L，含羧基有机物浓度为1mg/L；电解温度为1℃，电解时的槽电压为0.1V。卤水在电解池中停留时间为2h。在阴极附近沉积的氢氧化镁经过滤和卤水分离，处理后的卤水中含羧基有机物不再检出。
实施例2
采用双室电解池，以阴离子交换膜分开阴极室和阳极室。以铅板为阴极，以铂片为阳极，通过涂覆的方式将氢氧化镁固定在阳极表面；阴极室电解液为氯化钠，浓度为2g/L；阳极室中的电解液为待处理卤水，卤水盐浓度为200g/L，含羧基有机物浓度为1g/L；电解温度为70℃，电解时的槽电压为20V。卤水在电解池中停留时间为5s。处理后的卤水中含羧基有机物不再检出。
实施例3
采用双室电解池，以阴离子交换膜分开阴极室和阳极室。以不锈钢为阴极，以表面覆盖有保护涂层的钛电极为阳极，将氢氧化镁通过涂覆或者水溶液可渗透容器装盛的方式固定在阳极表面；阴极室电解液为氯化钠，浓度为200g/L；阳极室中的电解液为待处理卤水，卤水盐浓度为80g/L，含羧基有机物浓度为100mg/L；电解温度为25℃，电解时的槽电压为4V。卤水在电解池中停留时间为30min。处理后的卤水中含羧基有机物不再检出。
对照例1
本对照例与实施例1基本一致，不同之处在于：阳极表面未固定有氢氧化镁。
本对照例中由于没有氢氧化镁吸附剂成分，即便在电场作用下，卤水中的含羧基有机物成分不会减少，无法达到去除的效果。
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。
Claims (8)
1.一种从盐湖卤水中电协同去除含羧基有机物的方法，其特征在于，包括：
提供待处理盐湖卤水，其包括含羧基有机物；
将氢氧化镁粉体通过水溶液可渗透容器装盛的方式固定于阳极表面；
以所述待处理盐湖卤水为电解液，使阴极、阳极与所述电解液共同构建电化学反应体系，
向所述电化学反应体系通电进行电解反应，通过电场协同作用，使待处理盐湖卤水中的含羧基有机物在阳极的氢氧化镁表面吸附，从而使待处理盐湖卤水中的含羧基有机物被去除，所述电解反应的温度为1℃～70℃，槽电压为0.1 V～20V，反应时间为5 s～2 h。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：通过双室电解或单室电解进行所述的电解反应。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双室电解具体包括：
采用阴离子交换膜将电解腔室分为阴极室和阳极室；
以氯化钾水溶液或者氯化钠水溶液作为阴极室电解液，以待处理盐湖卤水作为阳极室电解液；
使阴极、阳极与所述阴极室电解液、阳极室电解液共同构建电化学反应体系并通电进行电解反应。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述阴极室电解液中氯化钾或氯化钠的浓度为2 g/L～200 g/L。
5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述阳极室电解液中天然盐的浓度为50g/L～200 g/L，含羧基有机物的浓度为1 mg/L～1 g/L。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述单室电解具体包括：
以待处理盐湖卤水作为电解液；
电解腔室外接过滤装置，用于收集阴极表面电沉积生成的氢氧化镁；
使阴极、阳极与所述电解液共同构建电化学反应体系并通电进行电解反应。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述阴极为不锈钢板或铅板；和/或，所述阳极为铂片或者表面覆盖有保护涂层的钛电极。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在进行单室电解时还包括：对阴极表面沉积生成的氢氧化镁进行过滤、精制处理，作为阳极氢氧化镁粉体的原料。
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