[發明專利]多物理場調控鈣基固廢溶解結晶制備納米材料的方法

有效

• 申請號: 202111195814.1
• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號: CN113856236B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 瞿廣飛;吳豐輝;趙晨陽;劉珊;陳幫金;孫楝凱;李軍燕
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01D9/02
• 分類號: B01D9/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 蘇蕓蕓

本發明公開了一種多物理場調控鈣基固廢溶解結晶制備納米材料的方法，其是將鈣基固廢在堿性條件下溶解，然后在60~100℃下加熱攪拌1~8h，利用0.2~0.45μm的膜進行過濾，在濾液中添加轉晶劑和晶種，在多物理場、持續通入二氧化碳氣體、60~100℃的條件下反應30~360min，固液分離后，固體干燥，即得納米材料；該方法利用鈣基固廢協同二氧化碳制備納米材料，降低轉晶溫度小于100℃；實現了以廢治廢，含二氧化碳尾氣的處理，實現碳減排。

技術領域

本發明涉及一種多物理場調控鈣基固廢溶解結晶制備納米材料的方法，屬于固體廢棄物資源化利用及晶體生長材料制備領域。

背景技術

隨著我國工業化進程的不斷發展，產生的固廢和尾氣量越來越多，其中具有代表性的為鈣基固廢和含二氧化碳氣體，工業石膏是化工、電力及鋼鐵行業產生的主要鈣基固體廢棄物，主要包括化肥行業濕法磷酸生產過程中產生大量工業廢渣磷石膏，氟化工行業產生的含氟石膏以及電力行業脫硫過程產生的脫硫石膏，以及鋼鐵行業鐵水脫硫過程產生的廢渣，氯化廢水治理行業產生的固鹽，礦冶選礦產生的碳酸鈣固廢。工業石膏主要成份為二水硫酸鈣或無水硫酸鈣，以及其他含鋁硅鐵礦物等雜質；同時排放的二氧化碳氣體，排放引起的全球氣候變化已經成為全世界共同關心的重大問題。國內外正在廣泛開展CO₂大規模處置技術的研發與工業試驗。地質封存、海洋封存和礦化固定是CO₂大規模處置的主要方式。CO₂礦化固定不僅被看成是一種實現CO₂得到穩定封存的有效方式，也是實現CO₂大規模資源化利用的有效途徑。相比于天然鎂基礦物，利用含鈣的大宗工業固體廢棄物礦化固定CO₂具有原料固碳能力強、反應活性高、不需要原料運輸等優點。采用鈣基固廢通過礦物碳酸化反應固定CO₂，已成為國內外研究熱點，同時也在開展大規模CO₂?礦化固定的技術研發與工業試驗。

雖然存在大量的鈣基固廢資源化利用的技術，但是尚無制備納米材料的相關技術，為大量提高鈣基固廢的消納量，尋求新的資源化路徑，本發明利用多物理場調控鈣基固廢溶解結晶固化CO₂制備納米材料的方法。

發明內容

針對現有鈣基固廢資源化利用存在的缺點，本發明提出了一種多物理場調控鈣基固廢溶解結晶制備納米材料的方法，該方法是將鈣基固廢在堿性條件下溶解，然后在60~100℃下加熱攪拌1~8h，利用0.2~0.45μm的膜進行過濾，在濾液中添加轉晶劑和晶種，在多物理場、持續通入二氧化碳氣體、60~100℃的條件下反應30~360min，固液分離后，固體干燥，即得納米材料。

所述鈣基固廢主要包括化工行業產生的磷石膏、氟石膏，電力行業產生的脫硫石膏以及鋼鐵行業鐵水脫硫過程產生的廢渣、氯化廢水治理行業產生的固鹽，礦冶選礦產生的碳酸鈣固廢以及其他行業產生鈣基固廢，其溶解的固液比g:mL為1:5~1:20。

所述堿性條件是指在溶解時添加堿性物質，堿性物質為氨水、氫氧化鈉、氨氣、碳酸氫銨、碳酸銨中的一種，添加量為鈣基固廢質量的0.5%~20%。

所述二氧化碳氣體濃度為10%~99%，流速為0.01~1.5m/s。

所述轉晶劑包括鹽類（CaCl₂、MgCl₂、NaCl、KC1、硫酸鋁、硫酸鐵、醋酸鎂、檸檬酸鈉、丁二酸鈉、氨三乙酸三鈉、檸檬酸鈉）、酸類（丁二酸、乙二酸、戊二酸、己二酸、檸檬酸、乙二胺、四乙酸）、有機（十二烷基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）、聚乙二醇（PEG）、明膠、EDTA、黃化三聚氰胺、十二烷基苯磺酸鈉）、離子液體（[Hmim]Tf2N、[Hmim]CuCl2、[Hmim]FeCl4、[Bmim][Tf2N]、[EmimOH][Tf2N]、[BMIm]TsO、[Hmim]Cl、BMImNTF2）、醇類（1．2丙二醇、1．4丁二醇、1．2戊二醇），轉晶劑添加量為濾液質量的0.01%~1%。