[發明專利]一種改性硅酸鈣及其同時去除廢水中重金屬和磷的應用

有效

• 申請號: 201610018212.1
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105692633B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 嚴群;趙越
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C01B33/24
• 分類號: C01B33/24;B01J20/10;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/58;C02F1/62
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 耿曉岳

本發明公開了一種改性硅酸鈣及其同時去除廢水中重金屬和磷的應用，分子式為(Ca)_x(SiO₃)_y·n(H₂O)，其中x:y為0.5?2:1，n為0?1；其中鈣的質量分數為30％?60％、硅的質量分數為20％?40％、水的質量分數為0％?10％。本發明中的改性硅酸鈣同時具有顆粒粒徑小、比表面積大等特性，可以吸附環境中的重金屬離子和磷酸根離子，而且當廢水中同時有重金屬離子和磷酸根時，處理效果會比單獨處理時更好，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種改性硅酸鈣及其制備方法，和同時去除廢水中重金屬和磷的應用，屬于環境工程和廢水處理領域。

背景技術

近年來，隨著化工企業的大規模發展重金屬污染越來越嚴重，水排出的重金屬，即使濃度小，也可在藻類和底泥中積累，被魚和貝類體表吸附，產生食物鏈濃縮，從而造成公害。重金屬在人體內能和蛋白質及各種酶發生強烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中富集，如果超過人體所能耐受的限度，會造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒等，對人體會造成很大的危害，例如，日本發生的水俁病(汞污染)和骨痛病(鎘污染，等公害病，都是由重金屬污染引起的。

大量的含氮、磷廢水排放到水體中，帶來了嚴重的水體富營養化問題，給人們生活造成極大的影響。然而，磷元素又是地球上不可再生資源，據統計地球上可開采的磷礦資源僅夠不到50年。如何高效的去除廢水中的磷元素和回收這些寶貴資源，以保證經濟、生活的可持續發展性已迫在眉睫。

通常，去除重金屬的方法有：沉淀法和離子交換法。傳統沉淀方法中以氫氧化物沉淀法使用最為普遍，該法具有投資少、處理成本低、操作容易掌握等特點，但是這種方法會產生以下問題：需添加很多化學試劑，降低了直接回用重金屬的可能性，需處理含化學廢物和重金屬的污泥，生產用水不能節約回用。離子交換法作為一種很成熟的工藝在處理各種電鍍工藝的漂洗廢水時，洗脫液中酸堿和鍍液離子的有效分離以及廢樹脂的處置是需要解決的一個重要問題，另外，其再生液處理、樹脂的破碎、雜質的富集等問題受到其它處理工藝的挑戰。

去除廢水中磷元素的方法有：化學方法和生物方法。其中，化學方法通過投加晶體材料，在一定的條件下，將預處理好的廢水經過吸附和結晶達到較好的除磷效果，但投加晶體材料不僅增加了工藝成本，還很容易受到環境條件的影響。生物方法工藝成本很低，但因操作復雜，反應周期長以及易在厭氧段造成鳥糞石(磷酸銨鎂，具有很強的粘附性)結垢而最終導致除磷效率低下。因此，如何選取晶體材料降低其工藝成本，如何提高生物工藝反應效率，正成為日益關注的焦點。

本發明前期發明(申請號：201310647958.5)，缺點為：1、需要投加一定量的分散劑，由于分散劑價格較高而且分散劑的種類和用量需要嚴格控制，所以在制造工藝中應該盡量避免分散劑的使用；2、攪拌池的數量較多，三個攪拌池占用了大量的場地面積，以后會嚴重阻礙大規模制造改性硅酸鈣吸附劑的進程；3、有時候制得的改性硅酸鈣吸附劑顆粒不夠飽滿，導致粒徑只能達到0.3-60μm。

本方法主要有三個創新點，1、不用投加分散劑，由于有機分散劑價格較高這樣節省了較多的費用而且減少了制備過程的需要控制的因素；2、減少了攪拌池的數量，現在只需要兩個攪拌池，直接把硅源攪拌池溶液以恒定的滴速添加到鈣源攪拌池這樣不僅節約了大量的場地面積，還能讓硅源物質能更充分地和鈣源物質接觸；3、增加了陳化這一個新的流程，當鈣源物質和硅源物質充分反應后需要陳化，陳化這一過程不僅會使硅酸鈣的顆粒更飽滿比表面積更大而且不會增加制備的成本，粒徑由之前的0.3-60μm減小到0.1-30μm。

綜合起來看，通過新的制備工藝，不但成本大大節約了，而且粒徑也更細小了，為其日后的大規模生產使用做出了巨大的貢獻。

發明內容

本發明要解決的第一個技術問題是提供一種改性硅酸鈣。所述成品改性硅酸鈣含有鈣的質量分數為30％-60％、硅的質量分數為20％-40％、水的質量分數為0％-10％。