一种去除镓酸钠溶液中聚丙烯酰胺的方法与流程

本发明涉及镓生产工艺中有机物去除，具体是一种去除镓酸钠溶液中聚丙烯酰胺的方法。

背景技术：

1、目前，从拜耳法生产氧化铝种分母液中提取镓主要采用树脂碱性吸附-酸性脱附工艺，通常使用聚丙烯酰胺（pam）作为絮凝剂来富集镓离子得到镓泥，再使用碱对镓泥进行溶解。在后续电解工序中，聚丙烯酰胺若在除杂过程清除不完全，则会在电解时形成大量浮沫，造成电解槽被浸没，镓无法被有效电解等情况。目前在金属镓除杂流程中，通常采用直接添加双氧水的方式进行聚丙烯酰胺的脱除，但该方法脱除率较低，在双氧水与原液比为1:5的条件下，缓慢添加双氧水3h，添加结束后自然反应1h，仅能去除8~12%的聚丙烯酰胺，究其原因是现有方法仅利用双氧水本身的氧化效果，氧化效率极低。

2、高级氧化技术（aops）是环境工程领域处理难降解污染物的关键技术，其原理为‌通过产生羟基自由基等强氧化性物质实现难降解有机物氧化降解。目前工业上已有部分行业采用aops去除水中pam的应用，如“崔宝臣,崔福义,刘淑芝.uv-h2o2协同降解水中聚丙烯酰胺研究[j].工业用水与废水,2007,(6):22-24.”中采用将h2o2与紫外光辐照相结合的方法，利用紫外光照射h2o2分解产生强氧化性的·oh对油田聚合物驱油污水中的水解聚丙烯酰胺（hpam）进行氧化降解。然而，将该方法用于处理镓泥溶解液时，在小试实验中聚丙烯酰胺的去除率也仅能达到40%左右，依然清除不完全。同时该方法也难以去除电解液中的残留的各种微量金属元素，导致后续电解步骤的电流效率显著下降。

3、综上所述，目前亟需一种镓酸钠溶液中pam去除率高、杂质金属去除率高的镓酸钠溶液制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种去除镓酸钠溶液中聚丙烯酰胺的方法，以至少达到pam去除率高、杂质金属去除率高的效果。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种去除镓酸钠溶液中聚丙烯酰胺的方法，所述镓酸钠溶液为金属镓生产工艺中，采用聚丙烯酰胺絮凝富集偕胺肟树脂吸附拜耳法种分母液中的镓后得到的镓泥的溶解液，包括：

4、将镓泥溶解液加酸调ph值至2.0~2.5，加入双氧水，采用紫外光照射。

5、在一些实施例中，所述镓酸钠溶液的制备方法为：将拜耳法种分母液采用偕胺肟树脂吸附，然后将解吸液的ph调控至6.2~6.8，形成絮状氢氧化镓，再加入聚丙烯酰胺通过离心的方式得到镓泥，镓泥溶解到氢氧化钠中，得到所述镓酸钠溶液，ph在14左右。可参考“卢思名. 树脂吸附法从拜耳溶液中分离回收镓的研究[d]. 广西大学, 2020.”中图1-4富镓溶液的制备方法。

6、在一些实施例中，所述方法还包括采用沉淀法去除镓酸钠溶液中的金属杂质元素。

7、在一些示例中，所述方法的具体步骤为：

8、s1：取镓泥溶解液预热，调ph至11.0~12.0，过滤，得到第一滤液；s2：取所述第一滤液通入二氧化碳，过滤，得到第二滤液；

9、s3：取所述第二滤液降温，调ph至2.0~2.5，过滤，得到第三滤液；

10、s4：取所述第三滤液加双氧水并采用紫外光照射，得到聚丙烯酸去除液；

11、s5：将所述聚丙烯酸去除液调ph至11.0~12.0加入氧化钙，过滤，得到去除聚丙烯酰胺的镓酸钠溶液。

12、示例性的，步骤s1中，所述预热的温度为50~70℃，调节ph采用盐酸或硝酸。

13、示例性的，步骤s2中，所述二氧化碳的流量为40~80ml/min·l，通入的同时搅拌所述第一滤液，通入时长为1.5~3h。

14、示例性的，步骤s3中，所述降温后温度为20~30℃，调节ph采用盐酸或硝酸。

15、示例性的，步骤s4中，所述双氧水的加入量为所述第三滤液体积的10~20%，双氧水浓度为30~35wt%；所述紫外光照射的光源波长为200~300nm，光功率密度等辐射剂量参数；照射时升温至50~60℃。

16、示例性的，步骤s5中，调节ph采用氢氧化钠或氢氧化钾；所述氧化钙加入至不再有沉淀产生，在实际工业化生产中按已测得的钒摩尔浓度的1.7~1.9倍加入。

17、值得注意的是，直接采用h2o2-uv的高级氧化工艺对镓酸钠溶液中pam的去除效果一般，主要原因在于镓酸钠溶液偏碱性，uv-h2o2体系碱性条件下效率显著降低，且镓酸钠溶液中残留的杂质金属，在碱性条件下会形成沉淀、络合物，使溶解液浑浊、透光性差，紫外光难以穿透，光解h2o2产生·oh的有效区域大幅缩小，使得氧化降解反应无法充分进行。

18、本发明的解决方法是采用碱-酸-碱的处理工艺，其中步骤s1，先将镓酸钠溶液维持在强碱性，此时pam上的酰基会发生水解转化为羧基，生成聚丙烯酸盐（paas），—[ch2—ch(conh2)]n— + noh-→—[ch2—ch(coo-)]n— + nnh3↑；同时fe、cu、ti等杂质金属在此碱度下会发生沉淀，趁热过滤可以在一定程度上降低溶液粘度，加快过滤；步骤s2采用碳酸法去除al；进一步地，步骤s3，通过加酸将溶液ph降至2.0~2.5，在此酸度下大部分paas转化为paa沉淀，ga不会发生沉淀，并且相比于碱环境更有利于h2o2-uv体系对残余paa以及其他有机物进行分解，当溶液toc较低时，h2o2-uv体系的氧化分解效率极高，可以有效去除有机物残留；步骤s5将镓酸钠溶液ph回调至11.0~12.0，用于沉淀残余的重金属离子，同时通过钙盐除v。其中除v必须在最后一步进行，因为提前引入ca2+会和pam/paas络合，降低除钒效率。

19、本发明的有益效果为：

20、本发明采用碱-酸-碱的处理工艺，高效去除了镓酸钠溶液中的金属杂质以及有机物，避免了后续电解工艺中产生浮沫、电流效率降低等问题，处理后的镓酸钠溶液有机物去除率接近80%，如果再结合后续常规的高温加热处理（100℃高温反应6小时），去除率可以达到98%以上，能够满足高纯镓制备工艺的需求，整个工艺流程主要采用酸碱调节，不涉及昂贵药剂，操作简单、工艺成本低。

1.一种去除镓酸钠溶液中聚丙烯酰胺的方法，所述镓酸钠溶液为金属镓生产工艺中，采用聚丙烯酰胺絮凝富集偕胺肟树脂吸附拜耳法种分母液中的镓后得到的镓泥的溶解液，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的去除镓酸钠溶液中聚丙烯酰胺的方法，其特征在于：所述方法还包括采用沉淀法去除镓酸钠溶液中的金属杂质元素。

3.根据权利要求2所述的去除镓酸钠溶液中聚丙烯酰胺的方法，其特征在于，所述方法的具体步骤为：

4.根据权利要求3所述的去除镓酸钠溶液中聚丙烯酰胺的方法，其特征在于：步骤s1中，所述预热的温度为50~70℃，调节ph采用盐酸或硝酸。

5.根据权利要求3所述的去除镓酸钠溶液中聚丙烯酰胺的方法，其特征在于：步骤s2中，所述二氧化碳的流量为40~80ml/min·l，通入的同时搅拌所述第一滤液，通入时长为1.5~3h。

6.根据权利要求3所述的去除镓酸钠溶液中聚丙烯酰胺的方法，其特征在于：步骤s3中，所述降温后温度为20~30℃，调节ph采用盐酸或硝酸。

7.根据权利要求3所述的去除镓酸钠溶液中聚丙烯酰胺的方法，其特征在于：步骤s4中，所述双氧水的加入量为所述第三滤液体积的10~20%，双氧水浓度为30~35wt%；所述紫外光照射的光源波长为200~300nm；照射时升温至50~60℃。

8.根据权利要求3所述的去除镓酸钠溶液中聚丙烯酰胺的方法，其特征在于：步骤s5中，调节ph采用氢氧化钠或氢氧化钾；所述氧化钙加入至不再有沉淀产生。