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鄒小姐：13326633089 -
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目前，世界上95%以上的都是采用拜耳法工藝生產，其主要過程包括鋁土礦高溫高壓溶出、赤泥沉降、晶種分解等工序。在拜耳法生產氧化鋁的過程中，有機物可通過多種途徑進入拜耳循環，約96%的有機物來源于鋁土礦，其余有機物來源于工序中添加的浮選劑、絮凝劑等物質。
隨著鋁土礦的不斷開發利用，其品位逐漸降低且有機物含量越來越高，當有機物在拜耳液中不斷循環累積達到一定濃度后，會給氧化鋁的正常生產帶來嚴重的危害，主要歸納為降低種分分解率、影響氧化鋁的質量、改變溶出液的物化性質、增加堿耗及惡化生產環境等。因此，去除拜耳液中的有機物對于氧化鋁生產具有重要意義。
部分氧化鋁廠拜耳液中有機物種類及分布
目前，脫除拜耳液中有機物的常規方法主要有鋁土礦焙燒法、母液焙燒法、沉淀法、結晶法、吸附法、離子交換法及生物法等，這些方法存在能耗大、成本高、二次污染嚴重、可處理的有機物范圍窄及沉淀劑用量大等問題。而高級氧化技術(advanced oxidation processes,AOPs)是一種清潔環保的新型有機物處理工藝，該技術具有反應速率快、去污效率高、應用靈活、不產生二次污染等優點，在污水處理方面具有廣闊的應用前景，在拜耳液中有機物去除方面逐漸受到關注。
高級氧化技術的原理特點
高級氧化技術是通過向反應體系中輸入氧化劑（如O3和H2O2等）、催化劑（如鎳銅合金、CuO、TiO2等）以及外界能量（如電能、光能等），產生高活性氧自由基（如·OH,O2-·,H2O2等），經過一系列反應后，廢水中的有機污染物被轉化為小分子中間產物、CO2、H2O和無機鹽等物質，從而實現有機廢水的無害化處理。其中，·OH的氧化能力極強且非常活潑，幾乎能與所有的含氫化合物作用且無二次污染。
高級氧化技術的氧化機理
高級氧化技術具有以下幾方面的特點：
（1）速度快、效率高。高級氧化技術在反應過程中可以產生較多·OH，在高電子密度的有機物（如含硝基、磺酸基和氯基等基團的有機物）的氧化方面具有顯著效果；
（2）可控性好。可以添加氧化劑和催化劑使鏈式反應不間斷地運行，通過控制反應條件和加入化學藥劑可以隨時控制鏈式反應進行及中止反應；
（3）適用范圍廣。不僅可以單獨用于有機物廢水的預處理和深度處理，還可以與其他技術組合使用，不同高級氧化技術之間相互強化作用，達到提高處理效率和降低成本的目的；
（4）節能環保。·OH作為高級氧化技術的中間產物，可引發后續鏈式反應，鏈式反應自發放出的熱量將為系統供能，直至鏈式反應終止，同時產物安全無害，可實現高效綠色降解。
幾種高級氧化技術應用現狀
1.臭氧氧化法
臭氧由于具有作用范圍廣、快速高效、無污染等優點而受到廣泛關注，臭氧氧化法主要通過鏈式反應產生的·OH強烈氧化溶液中部分難降解的有機物而發揮作用，亦被廣泛應用于殺菌消毒及水質脫色處理等方面，
臭氧氧化法處理拜耳液中部分有機物的效果顯著，但是單一臭氧氧化對于草酸鈉等有機物的去除效果并不明顯，同時臭氧易降解含碳碳雙鍵的有機物，生成醇、醛、酮、酸等小分子中間產物，但很難進一步將其礦化為二氧化碳。此外，工藝成本高及O3制備效率低是限制該技術工業化應用的最大難題。因此，可以考慮臭氧聯合其他高級氧化技術，在增強臭氧氧化效果的同時克服其不足之處，從而推進臭氧氧化法的工業化進程。
臭氧氧化過程
2.濕式氧化法
強氧化物（空氣、氧氣等）在高溫(150~ 350 C)、高壓(0.5~20 MPa)下可產生大量·OH，濕式氧化法正是基于此特性，在液相水的存在下對溶液中的有機物進行高溫高壓氧化處理，將其高效氧化降解為CO2和H2O等小分子物質。
其中，催化劑可以降低反應活化能，使得自由基的氧化能力大幅提升，從而提高有機物的去除效率，還可以提高氧化反應的安全性。目前，常用的催化劑主要是CuO、Cu2+和鎳銅合金等。
與常規方法相比，濕式氧化法克服了適用范圍窄、處理效率低、二次污染嚴重和氧化速率慢等缺點，但是仍需克服反應條件苛刻和一次性投資巨大等局限性。
濕式氧化法裝置示意圖
3.光催化氧化法
常規條件下將光輻射和光敏催化劑（如TiO2、SnO2等）引入反應體系，通過光激發引起氧化還原反應，產生氧化活性基團，如·OH、O2-·及HO2·等，進而高效氧化有機物。該方法可以避免濕式氧化法高溫高壓的苛刻條件，具有有機物去除效率高、反應條件要求低及反應速率快等優點，在有機廢水處理領域應用廣泛。
光催化法原理示意圖
光催化氧化法具有反應性和化學穩定性高、毒性小、成本低等優點，能夠有效處理拜耳液中的有機物。但是，為了最大化利用光能，仍需尋找溶液的最佳稀釋比以及篩選和制備高效光催化劑。薄膜光反應器是一種將光催化劑作為特殊薄膜的反應器，具有成本低、催化劑易于分離及光利用率高等特點，但在催化劑薄膜的篩選及制備方面尚有待進一步深入研究。
4.復合高級氧化技術
隨著對于拜耳液中有機物成分的研究不斷深入，單一高級氧化技術難以有效去除日益復雜的各種有機物。將多種高級氧化技術聯用可達到“1+1>2”的效果，其相互之間的協同作用可有效提高·OH濃度，加快有機物的降解速率，降低高級氧化技術的應用成本。
針對拜耳液中有機物的去除，O3與H2O2聯用可有效解決單一高級氧化技術面臨的種種缺陷，例如濕式氧化法面臨的反應條件苛刻、設備材料要求高等問題以及臭氧氧化法面臨的成本高昂等問題。
5.其他高級氧化技術
除上述介紹的高級氧化技術外，還有其他高級氧化技術，主要包括過硫酸鹽氧化法(persulphate oxidation, PSO)、電催化氧化法(electrocatalytic oxidation,EO)、超聲氧化法(ultrasonic oxidation,US)、超臨界水氧化法(supercritical water oxidation,SCWO)、芬頓氧化法(Fenton oxidation process, FOP)等，目前，這些氧化技術尚未應用于拜耳液中有機物的處理。垃圾滲濾液、部分有機廢水與拜耳液含有相似的成分，如腐殖質、甲酸鹽、乙酸鹽、草酸鹽、檸檬酸鹽或芳香族化合物等，這些高級氧化技術已應用于垃圾滲濾液與部分有機廢水的處理中，表明其具有應用于拜耳液中有機物去除的潛力。
總結
高級氧化技術具有速度快、效率高、可控性好、適用范圍廣且環境友好等優勢，在拜耳液中有機物去除方面具有廣闊的應用前景。但是目前仍然存在較大的局限性，例如高耗能、高成本、對設備要求高等缺點。
在拜耳液中復雜、難處理的有機物降解方面，高級氧化技術的未來發展趨勢主要為：通過不同高級氧化技術之間的協同作用，有效克服單一高級氧化技術的現有缺陷，提高有機物的處理效率和降低成本；對于不同有機物的氧化降解機理需要進一步深入研究；研究成本更低、效果更好的新型氧化劑和催化劑，以有效增加自由基的產率，進一步提高有機物的去除效率。
參考來源：
高級氧化技術去除拜耳液中有機物的研究進展，冉劍鋒、段海盛、姚家舒、李亞麗、尹少華（昆明理工大學冶金與能源工程學院、昆明理工大學復雜有色金屬資源清潔利用國家重點實驗室、云南文山鋁業有限公司）。
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