[发明专利]一种磷酸法制备活性炭中的磷酸除杂工艺

说明书

技术领域

本发明涉及磷酸法制备活性炭的工艺流程，尤其涉及一种磷酸法制备活性炭中的磷酸除杂工艺。

背景技术

用磷酸作为活化剂生产活性炭称为磷酸法活性炭。生产上使用的磷酸必须是高纯度的热法磷酸，为了控制活性炭的生产成本，在生产过程中磷酸必须回收、循环使用。由于生产活性炭的基本原料木屑中含有钙、镁、铁、钾、钠等杂质，磷酸在反复循环使用一段时间后，磷酸溶液中便富集了以上金属杂质离子。当磷酸溶液中杂质离子含量超过一定数值时就会影响活性炭活化的质量。为了确保活性炭质量，有些活性炭公司把杂质含量较高的磷酸溶液当废酸处理;有些活性炭公司把杂质含量较高的磷酸溶液简单地用浓硫酸处理；而有些活性炭公司则把杂质含量较高的磷酸溶液直接用离子交换法处理。

木屑中含有钙、镁、铁、钾、钠等杂质。其中钙、镁约占杂质总量70%；钾、钠、铁等约占杂质总量30%。活性炭生产回收磷酸过程中木屑中含有钙、镁、铁、钾、钠等杂质大部分转入磷酸溶液中，随着磷酸循环使用，杂质含量越来越高。

杂质含量高的磷酸对活性炭的活化质量影响很大，为了确保活性炭的质量，生产过程中必须严格控制好磷酸溶液的质量。

根据含杂磷酸的特性，含杂磷酸可以通过化学沉淀法或离子交换法精制。

化学沉淀法除杂就是用浓硫酸与含杂磷酸中的钙离子反应形成硫酸钙沉淀，然后再把硫酸钙从磷酸溶液中分离出去。这种方法优点是简便而且硫酸价廉，缺点是只能除去含杂磷酸中的钙离子，而且还会造成磷酸溶液中残留少量的硫酸。

离子交换法就是把含杂磷酸通过H型阳离子交换树脂，除去阳离子杂质后，树脂必须用盐酸再生。盐酸价格高，因此再生成本高造成磷酸精制成本高。

离子交换法还会造成磷酸浓度下降。因进入离子交换塔的含杂磷酸除杂后是用水洗出，洗出过程中水分带入磷酸溶液使其浓度降低。对一个固定的离子交换塔而言，一个交换过程洗出用水量是固定的，所以一次交换处理量越大，得到的磷酸溶液平均浓度越高。磷酸法活性炭使用的磷酸溶液有一定的浓度要求，浓度太低的磷酸溶液必须通过蒸发水分浓缩到一定浓度后方可使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术化学沉淀法精制不彻底和离子交换法精制成本高、效率低的弊病，提供一种磷酸法制备活性炭中含杂磷酸精制纯度高、高效、低成本的磷酸除杂工艺。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种磷酸法制备活性炭中的磷酸除杂工艺，包括以下步骤：

1）在第一反应器往含杂磷酸溶液中加入过量的浓硫酸溶液，搅拌形成硫酸钙沉淀；

2）过滤分离出硫酸钙杂质，滤液送往第二反应器；

3）往第二反应器加入磷酸钡或氢氧化钡使过量的硫酸形成硫酸钡沉淀，过滤后得到初步精制的磷酸溶液；

4）把以上初步精制的磷酸溶液通过H型阳离子交换树脂，除去阳离子杂质，得到最终精制的磷酸溶液。

因树脂内不含钙离子，因此这种阳离子树脂使用后可以用稀硫酸再生而不用盐酸再生，再生成本大幅降低，本发明进一步包括以下步骤：

5）将经交换操作后的H型阳离子交换树脂用稀硫酸进行再生。

为了提高离子交换的精制效率，本发明使用的离子交换器为大长径比（长径比为20~60），本发明进一步优化，步骤4）中的离子交换是在离子交换树脂塔中进行，所述离子交换塔为两个或两个以上的离子交换塔节相互串联而成，每个离子交换塔节的直径0.2～0.5米、高2米。

其中，所述离子交换树脂塔为5-7个离子交换塔节相互串联而成。

为了提高过滤效率、实现快速过滤，本发明进一步优化，步骤2）是通过板框压滤机进行过滤。

本发明的有益效果是：先采用化学沉淀法往含杂磷酸中加稍过量的浓硫酸，使钙离子形成硫酸钙沉淀被过滤除去，然后继续往含杂磷酸中加入磷酸钡或氢氧化钡使过量的硫酸形成硫酸钡沉淀，过滤后得到初步精制的磷酸溶液。把以上初步精制的磷酸溶液通过大长径比离子交换器与H型阳离子交换树脂的H+离子进行离子交换，除去杂质阳离子得到高纯度磷酸溶液。因树脂内不含钙离子，因此这种阳离子树脂使用后可以用稀硫酸再生而不用盐酸再生，再生成本大幅降低。另外由于含杂磷酸先除了钙离子，一次交换再生过程可以精制更多的含杂磷酸，提高了离子交换器的使用效率，同时可以得到浓度更高的磷酸溶液。由于含杂磷酸中主要杂质是钙离子，在经过化学沉淀法初步精制后其杂质含量大大降低，因此离子交换塔一次精制含杂磷酸的数量大大增加，这样就提高了离子交换塔的精制效率。

具体实施方式