一种用于除去碳酸型盐湖卤水中藻类的方法和装置

技术领域

本发明属于盐湖处理技术领域，具体涉及一种用于除去碳酸型盐湖卤水中藻类的方法和装置。

背景技术

碳酸型盐湖卤水富含Li、B、K及微量元素Br、Cs、Rb等。该湖盐类沉积矿物有石盐、钾石盐、芒硝、钾芒硝、石膏、硼砂、菱镁矿、白云石、天然碱、锂白云石、扎布耶石等。碳酸型盐湖碳酸离子为11～48g/L，锂为0.7～1.6g/L。

产业化生产中，因为卤水中含有藻类等杂质，导致卤水在净化过滤处理的过程中，密集的藻类时常堵塞滤布，造成净化液流量与设计不达标，再采用机械过滤时出现穿滤现象，再进入下游纳滤膜工序净化过滤过程中，预处理后的卤水含有少量的藻类，引起了下游设备机械效率低下、更换费用高等问题，因此卤水净化除藻预处理亟待改良。

发明内容

本发明的目的就是根据了碳酸型盐湖卤水水质水量情况，有效去除卤水中的藻类，确保后续碳酸型盐湖综合利用。开发一种碳酸型盐湖除藻工艺和装置，以绿色工艺为主要任务，综合开发利用各类盐湖资源。

本公开的一个目的是提供有效除去碳酸型盐湖卤水中的藻类的方法。

本公开的另一个目的是提供一种用于除去碳酸型盐湖卤水中的藻类的装置。

根据本公开的一个方面，其提供了一种用于除去碳酸型盐湖卤水中的藻类的方法，该方法包括：

S1)使用微电解系统对碳酸型盐湖卤水进行处理以富集并去除藻类；

S2)将步骤S1)中处理过的水送入改性钢渣吸附塔进行处理；

其中，在步骤S1)中所述的微电解系统包括改性钛电极板，所述改性钛电极板是被选自钌、钴、铂中的一种或多种表面改性的钛电极板，

其中，在步骤S2)中所述的改性钢渣的比表面积为5.27～5.58cm

根据本公开的另一个方面，其提供了一种用于除去碳酸型盐湖卤水中的藻类的装置，该装置包括：进水泵、微电解系统、提升泵、改性钢渣吸附塔、排水泵，其中，所述微电解系统包括改性钛电极板，所述改性钢渣吸附塔内包含改性钢渣，

其中，所述改性钛电极板是被选自钌、钴、铂中的一种或多种表面改性的钛电极板，

其中，所述的改性钢渣的比表面积为5.27～5.58cm

有益效果

根据本公开的方法和装置，通过首先使用微电解系统，然后吸附的工艺，有效去除了碳酸型盐湖的藻类，为后续的提锂工艺去除了杂质，保证了后续产品的纯度，属于绿色盐湖生产工艺，具有良好的社会效益和环境效益。特别地，实验发现，在同等条件下发生析氧反应，改性钛电极有较低的槽电压和较好的节能效果，可以很好的去除盐湖中的藻类。而且，改性钢渣吸附剂大大提高了吸附各种藻类的能力。

附图说明

图1是根据本公开的一个实施方式的用于除去碳酸型盐湖卤水中的藻类的方法的流程图。

图2是根据本公开的一个实施方式的用于除去碳酸型盐湖卤水中的藻类的装置的示意图，所述装置包括进水泵1、微电解系统2、改性钛电极板3、提升泵4、改性钢渣吸附塔5、改性钢渣6、排水泵7。

具体实施方式

除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，皆具有本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。

以下具体实施方式本质上仅是例示性，且并不欲限制本发明及其用途。此外，本文并不受前述现有技术或发明内容或以下具体实施方式或实施例中所描述的任何理论的限制。

如图1所示，根据本公开的一个实施方式，其提供了一种用于除去碳酸型盐湖卤水中的藻类的方法，该方法包括：

S1)使用微电解系统对碳酸型盐湖卤水进行处理以富集并去除藻类；

S2)将步骤S1)中处理过的水送入改性钢渣吸附塔进行处理；

其中，在步骤S1)中所述的微电解系统包含改性钛电极板，所述改性钛电极板是被选自钌、钴、铂中的一种或多种表面改性的钛电极板，

其中，在步骤S2)中所述的改性钢渣的比表面积为5.27～5.58cm

通过使用上述的微电解系统进行富集后，再进行吸附作用，可以对藻类去除产生协同效应，强化去除效果。

根据本公开的一个实施方式，其中，所述碳酸型盐湖卤水中叶绿素a为2.5～6.8μg/L，藻含量为1.2～7.9*10

在所述碳酸型盐湖卤水中叶绿素和藻含量超出上述范围时，会超出该方法的处理能力，导致无法有效地控制处理后的水的品质。

根据本公开的一个实施方式，其中，在步骤S1)中，所述微电解系统电流为6～12mA/cm

在上述的特定工艺范围内，可以有效地控制处理后的水的品质。经过处理后叶绿素a为1.1～2.3μg/L，藻含量为5.5～8.1*10

根据本公开的一个实施方式，其中，所述改性钛电极板根据以下方法制备：

(1)蚀刻：将钛电极板经过打磨、碱液浸泡、水冲洗、酸蚀刻、漂洗后，烘干；

(2)制备涂刷液：将乙醇与正硅酸乙酯按照体积比5：1～7：1混合，搅拌后形成乙醇-正硅酸乙酯溶液，加入2～7g/L三氯化钌，0.1～0.3g/L六水合氯化钴0.01～0.02mL/L的四氯化铂，搅拌后形成涂刷液；

(3)将涂刷液均匀的涂在钛电极表面，加热至100-110℃，恒温75～105min，再加热至325～345℃，恒温15～25min，冷却，重复上述的涂敷——烘干——烧结——冷却过程5～9次，最后一次恒温75～85min，冷却后得到所述改性钛电极板。

通过上述方法可以有效地降低电极界面电阻，增大电极的真实表面积，增加活性吸附点数量并提高电催化的活性。

根据本公开的一个实施方式，其中，所述改性钛电极板根据以下方法制备：

(1)先打磨钛电极板，然后将打磨后的钛电极板浸泡在温度在72～93℃的质量比为11～16％氢氧化钠溶液中浸泡20～50min，然后用自来水水冲洗，随后纯钛板置于温度在85～101℃的质量比为11～14％草酸溶液中蚀刻0.3～1.2h，取出钛板后在电导率为5～15μs/cm用纯水漂洗2～5次，然后105℃烘干后冷却；

(2)涂刷液的制备：分析纯乙醇和分析纯正硅酸乙酯按照体积比5～7:1混合，机械搅拌5min后形成乙醇-正硅酸乙酯溶液，按照每升乙醇-正硅酸乙酯溶液中加入2～7g三氯化钌，0.1～0.3g六水合氯化钴0.01～0.02mL的四氯化铂，机械搅拌20min后形成涂刷液；

(3)将涂刷液均匀的涂在钛电极表面，放入马弗炉，按4～6℃/min中的升温的速度加热至105℃，恒温75～105min，再按4～6℃/min中的升温的速度加热至325～345℃，恒温15～25min，冷却，涂敷一烘干一烧结一冷却过程反复5～9次，最后一次恒温75～85min，冷却后最终制备成改性钛电极板；

将根据上述方法制备的改性钛电极板在1摩尔的硫酸溶液中相对Ag-AgCl电极的稳循环伏安法测试，改性钛电极板具有较低的槽电压和较好的节能效果，可以很好的去除盐湖中的藻类。

根据本公开的一个实施方式，其中，在步骤S2)中，改性钢渣吸附塔中放置改性钢渣作为吸附剂，改性钢渣吸附塔中的停留时间为22～35min，改性钢渣占改性钢渣吸附塔内部体积的85～92％。

本公开中，改性钢渣指的是经表面处理之后的炼钢后的钢渣，其疏松多孔，具有较大的比表面积，活性点位带有负电荷，具有很强的吸附性能，可有效去除各类藻类。

根据本公开的一个实施方式，其中，在步骤S2)中的所述改性钢渣根据以下方法制备：

(1)将组成为：CaO为40～60％，铁元素为10～20％，二氧化硅为10～25％，三氧化二铝为2～10％，氧化镁为5～15％，锰为1～10％，碳为1～15％的钢渣球磨、用稀盐酸清洗，再用水清洗1～2次，干燥；

(2)将干燥后的钢渣:高岭土:硅藻土按质量比(5～20):(1～10):1比例混合，机械搅拌，形成预混物；

(3)将预混物在石油醚溶液中浸泡，取出后加热至300～400℃，然后恒温15～30min，冷却后得到所述改性钢渣。

根据上述方法制备的改性钢渣的密度为4.05～4.23g/cm

根据本公开的一个实施方式，其中，在步骤S2)中的所述改性钢渣根据以下方法制备：

(1)钢渣的质量百分比：CaO为45.1～53.5％，总铁为10.1～17.2％，二氧化硅为12.9～21.6％，三氧化二铝为3.1～5.9％，氧化镁为6.5～11.2％，锰为1.2～9.7％，碳为1.1～12.3％；球磨后筛选粒径为300～400目，用质量比为0.3～1.2％稀盐酸清洗1～2次，再用TDS(总溶解性固体物质)为123～245mg/L工业水清洗1～2次，干燥；

(2)将干燥后的钢渣:高岭土:硅藻土按质量比8～15:2～5:1比例混合，机械搅拌15～25min，形成预混物；

(3)将预混物放入1.1～2.3mol/L的石油醚溶液中浸泡2～4h，取出后放入马弗炉中，按2～5℃/min中的升温的速度加热至310～375℃，然后恒温15～30min，冷却后制备成所述改性钢渣；

经过根据上述方法制备的改性钢渣处理后，盐湖卤水中叶绿素a为0.05～0.1μg/L，藻含量为10～35个/L。

根据本公开的另一个实施方式，其提供了一种用于除去碳酸型盐湖卤水中的藻类的装置，该装置包括进水泵、微电解系统、提升泵、改性钢渣吸附塔、排水泵，其中，所述微电解系统内装有改性钛电极板，所述改性钢渣吸附塔内装有改性钢渣，

其中，所述改性钛电极板被选自钌、钴、铂中的一种或多种表面改性，

其中，所述的改性钢渣的比表面积为5.27～5.58cm

实施例

为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

使用如图2所示的用于除去碳酸型盐湖卤水中的藻类的装置来除藻，所述装置包括进水泵1、微电解系统2、提升泵4、改性钢渣吸附塔5、排水泵7，其中，所述微电解系统2包括改性钛电极板3，所述改性钢渣吸附塔5内包含改性钢渣6，所述改性钛电极板3和改性钢渣6如下文所述。其中，输入的碳酸型盐湖卤水水质叶绿素a为6.8μg/L，藻含量为7.9*10

所述盐湖卤水通过进水泵进入微电解系统，微电解系统中放置改性钛电极板。微电解系统电流为12mA/cm

本发明的改性钛电极板根据碳酸型盐湖特性如下制备而成。(1)先打磨钛电极板，然后将打磨后的钛电极板浸泡在温度在90℃的质量比为15％氢氧化钠溶液中浸泡45min，然后用自来水冲洗，随后纯钛板置于温度在98℃的质量比为12％草酸溶液中蚀刻1.1h，取出钛板后在电导率为11μs/cm用纯水漂洗5次，然后105℃烘干后冷却。(2)涂刷液的制备：分析纯乙醇和分析纯正硅酸乙酯按照体积比7:1混合，机械搅拌5min后形成乙醇-正硅酸乙酯溶液，按照每升乙醇-正硅酸乙酯溶液中加入6g三氯化钌，0.3g六水合氯化钴0.02mL的四氯化铂，机械搅拌20min后形成涂刷液。(3)将涂刷液均匀的涂在钛电极表面，放入马弗炉，按6℃/min中的升温的速度加热至105℃，恒温95min，再按6℃/min中的升温的速度加热至340℃，恒温25min，冷却。将上述涂敷一烘干一烧结一冷却过程反复7次，最后一次恒温85min。冷却后最终制备成改性钛电极板。通过改性，降低电极界面电阻，增大了电极的真实表面积，增加了活性吸附点数量，提高了电催化的活性。

改性钛电极在1摩尔的硫酸溶液中相对Ag-AgCl电极进行循环伏安法测试。结果表明，改性钛电极具有较低的槽电压和较好的节能效果，可以很好的去除盐湖中的藻类。

随后盐湖卤水通过提升泵进入改性钢渣吸附塔，改性钢渣吸附塔中放置改性钢渣作为吸附介质。改性钢渣吸附塔中的停留时间为35min。改性钢渣占改性钢渣吸附塔内部体积的92％。改性钢渣疏松多孔，具有较大的比表面积，活性点位带有负电荷，具有很强的吸附性能，可有效去除各类藻类。

所述改性钢渣根据碳酸型盐湖卤水的特点如下制备合成。制备过程如下：(1)钢渣的质量百分比，CaO为49.2％，总铁为13.6％，二氧化硅为15.5％，三氧化二铝为4.8％，氧化镁为8.2％，锰为5.1％，碳为3.6％。球磨后筛选粒径为400目，用质量比为2％稀盐酸清洗2次，再用TDS为245mg/L工业水清洗2次，干燥。(2)将干燥后的钢渣:高岭土:硅藻土按质量比15:4:1比例混合，机械搅拌25min，形成预混物。(3)将预混物放入1.9mol/L的石油醚溶液中浸泡4h，取出后放入马弗炉中，按5℃/min中的升温的速度加热至310～375℃，然后恒温30min，冷却后制备成改性钢渣。经过制备工艺后，改性钢渣的密度为4.11g/cm

经过改性钢渣吸附塔处理后，盐湖卤水中叶绿素a为0.07μg/L，藻含量为23个/L。

经过本工艺的处理后，有效去除了碳酸型盐湖的藻类，为后续的提锂工艺去除了杂质，保证了后续产品的纯度。

实施例2

使用如图2所示的用于除去碳酸型盐湖卤水中的藻类的装置来除藻，所述装置包括进水泵1、微电解系统2、提升泵4、改性钢渣吸附塔5、排水泵7，其中，所述微电解系统2包括改性钛电极板3，所述改性钢渣吸附塔5内包含改性钢渣6，所述改性钛电极板3和改性钢渣6如下文所述。

所述碳酸型盐湖卤水水质叶绿素a为2.9μg/L，藻含量为2.5*10

所述盐湖卤水通过进水泵进入微电解系统，微电解系统中放置改性钛电极板。微电解系统电流为8mA/cm

本发明的改性钛电极板根据碳酸型盐湖特性如下制备而成。(1)先打磨钛电极板，然后将打磨后的钛电极板浸泡在温度在83℃的质量比为12％氢氧化钠溶液中浸泡26min，然后用自来水水冲洗，随后纯钛板置于温度在89℃的质量比为11％草酸溶液中蚀刻0.7h，取出钛板后在电导率为7μs/cm用纯水漂洗4次，然后105℃烘干后冷却。(2)涂刷液的制备：分析纯乙醇和分析纯正硅酸乙酯按照体积比5:1混合，机械搅拌5min后形成乙醇-正硅酸乙酯溶液，按照每升乙醇-正硅酸乙酯溶液中加入4g三氯化钌，0.1g六水合氯化钴0.01mL的四氯化铂，机械搅拌20min后形成涂刷液。(3)将涂刷液均匀的涂在钛电极表面，放入马弗炉，按4℃/min中的升温的速度加热至105℃，恒温80min，再按4℃/min中的升温的速度加热至325℃，恒温15min，冷却，涂敷一烘干一烧结一冷却过程反复6次，最后一次恒温75min。冷却后最终制备成改性钛电极板。通过改性，降低电极界面电阻，增大了电极的真实表面积，增加了活性吸附点数量，提高了电催化的活性。

改性钛电极在1摩尔的硫酸溶液中相对Ag-AgCl电极进行循环伏安法测试。结果表明，改性钛电极具有较低的槽电压和较好的节能效果，可以很好的去除盐湖中的藻类。

随后盐湖卤水通过提升泵进入改性钢渣吸附塔,改性钢渣吸附塔中放置改性钢渣作为吸附介质。改性钢渣吸附塔中的停留时间为25min。改性钢渣占改性钢渣吸附塔内部体积的87％。改性钢渣疏松多孔，具有较大的比表面积，活性点位带有负电荷，具有很强的吸附性能，可有效去除各类藻类。

所述改性钢渣根据碳酸型盐湖卤水的特点如下制备合成。制备过程如下：(1)钢渣的质量百分比，CaO为52.1％，总铁为16.2％，二氧化硅为13.1％，三氧化二铝为3.3％，氧化镁为7.1％，锰为2.7％，碳为5.5％。球磨后筛选粒径为300目，用质量比为0.5％稀盐酸清洗1次，再用TDS为166mg/L工业水清洗1次，干燥。(2)将干燥后的钢渣:高岭土:硅藻土按质量比9:2:1比例混合，机械搅拌15min，形成预混物。(3)将预混物放入1.7mol/L的石油醚溶液中浸泡2h，取出后放入马弗炉中，按3℃/min中的升温的速度加热至310℃，然后恒温15min，冷却后制备成改性钢渣。经过制备工艺后，改性钢渣的密度为4.09g/cm

经过改性钢渣吸附塔处理后，盐湖卤水中叶绿素a为0.06μg/L，藻含量为13个/L。

经过本工艺的处理后，有效去除了碳酸型盐湖的藻类，为后续的提锂工艺去除了杂质，保证了后续产品的纯度。

对比实施例1

除了仅进行电解而不通过改性钢渣进行吸附以外，以与实施例1相同的方法处理盐湖水(即实施例1的前半部分实验)。

如实施例1中所述的，经过处理后叶绿素a为2.0μg/L，藻含量为6.2*10

对比实施例2

除了不进行电解而直接通过改性钢渣进行吸附以外，以与实施例1相同的方法处理盐湖水。

经过处理后叶绿素a为3.1μg/L，藻含量为8.5*10

对比实施例3

将对比实施例1中处理后的盐湖水用同样的工艺电解两次。

经过处理后叶绿素a为1.2μg/L，藻含量为1.3*10

对比实施例4

将对比实施例2中处理后的盐湖水用同样的工艺吸附两次。

经过处理后叶绿素a为0.9μg/L，藻含量为1.1*10

根据上述对比实施例1-4的结果可以看出，在仅用电解工艺，或者仅用吸附工艺时，无法达到本申请的处理效果。令人意外的是，在将叶绿素和藻含量降低一次之后，在重复使用相同工艺时，仍然无法达到本申请的处理效果，这说明了通过使用上述的微电解系统进行富集后，再进行吸附作用，可以对藻类去除产生协同效应，强化去除效果。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变形都将落在本发明权利要求的范围内。