專利名稱：從工業(yè)廢水中用碳酸氫鈉法制備納米級(jí)沉淀碳酸鈣的方法
(一)、所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種納米級(jí)沉淀碳酸鈣的制備方法。本發(fā)明也涉及一種工業(yè)廢水的利用方法。
(二)、背景技術(shù)工業(yè)用碳酸鈣分為普通碳酸鈣和納米級(jí)碳酸鈣。普通碳酸鈣主要有石灰石、白堊和大理石三種類型。作為一種重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，普通碳酸鈣具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單和性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，廣泛用于橡膠、塑料、造紙、涂料、油墨、食品、醫(yī)藥、飼料等行業(yè)。我國(guó)普通重質(zhì)碳酸鈣的年產(chǎn)量在300萬(wàn)噸左右，生產(chǎn)工藝落后、品種單一?；旧喜捎玫氖莻鹘y(tǒng)的間歇鼓泡式碳化工藝，產(chǎn)品大多為低廉的大粒徑(＞2-3μm)紡錘形產(chǎn)品，而附加值高、市場(chǎng)需求增長(zhǎng)較快的粒徑小于0.1μm的納米級(jí)碳酸鈣的產(chǎn)量甚微。
目前生產(chǎn)普通碳酸鈣普遍采用的是物理細(xì)磨法，這種物理細(xì)磨法包括干磨和濕磨兩種，制得的產(chǎn)品稱為重質(zhì)碳酸鈣。其中干磨法只能生產(chǎn)粒徑大于3μm的產(chǎn)品，濕磨法可以生產(chǎn)出粒徑在0.5-3μm的產(chǎn)品。另外一種生產(chǎn)碳酸鈣的方法是化學(xué)沉淀法，由化學(xué)反應(yīng)獲得的產(chǎn)品稱為輕質(zhì)碳酸鈣，產(chǎn)品粒徑小于0.1μm的超細(xì)納米級(jí)產(chǎn)品。其生產(chǎn)方法都是碳化法，即石灰石煅燒后生成生石灰，生石灰加水生成石灰乳后，通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行碳化，生成沉淀碳酸鈣，然后經(jīng)干燥、分選而得到產(chǎn)品。
目前的方法，不論是生產(chǎn)普通碳酸鈣還是生產(chǎn)納米級(jí)碳酸鈣，都必須靠近石灰石礦，石灰石的開(kāi)采和運(yùn)輸不僅要消耗和破壞礦產(chǎn)資源，而且會(huì)造成巨大的環(huán)境污染。普通碳酸鈣的生產(chǎn)工藝雖然簡(jiǎn)單，但產(chǎn)品的價(jià)值低，在發(fā)達(dá)國(guó)家已處于生產(chǎn)萎縮狀態(tài)。已有方法生產(chǎn)納米級(jí)碳酸鈣需要巨大的投資，而且工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高。
在煤層氣開(kāi)采，采煤洗煤和某些化工生產(chǎn)等行業(yè)中所產(chǎn)生的工業(yè)廢水中，含有較高濃度的碳酸氫根，不加處理排放還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
(三)、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種投資少、生產(chǎn)成本低，減少礦產(chǎn)資源消耗，有利于環(huán)境保護(hù)的從工業(yè)廢水中用碳酸氫鈉法制備納米級(jí)沉淀碳酸鈣的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它以來(lái)自沉淀池的含碳酸氫根的廢水為原料，含碳酸氫根的廢水先進(jìn)行過(guò)濾處理，再進(jìn)行反滲透脫鹽處理得到淡水和濃縮水，向濃縮水中按碳酸氫根摩爾量40-60％的比例添加精制石灰乳，溫度控制在15-45℃，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行分離和對(duì)流洗滌得到納米級(jí)沉淀碳酸鈣。對(duì)分離液在100-120℃溫度下進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮和結(jié)晶處理制得碳酸鈉。
本發(fā)明采用含碳酸氫根的工業(yè)廢水為主要原料，其它添加劑為廉價(jià)的石灰，最終產(chǎn)品中包含了納米級(jí)沉淀碳酸鈣、淡水以及其他化工產(chǎn)品。其主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在1、綜合處理工業(yè)廢水，實(shí)現(xiàn)變廢為寶，廢水資源化，不僅具有經(jīng)濟(jì)意義，而且還具有環(huán)境意義。
2、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、投資少、見(jiàn)效快、無(wú)環(huán)境污染、收益高，技術(shù)上完全不同于傳統(tǒng)的碳化法或物理細(xì)磨法。
3、不需要消耗大量的石灰石資源，有利于資源保護(hù)和綜合利用。
4、能同時(shí)生產(chǎn)出三種產(chǎn)品，而添加的材料僅為價(jià)格低廉的石灰。
5、制備的碳酸鈣的化學(xué)純度可達(dá)到98％以上，粒度小于0.1μm，達(dá)到納米級(jí)程度，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，完全可以替代普通碳酸鈣在橡膠、塑料、造紙等行業(yè)中的應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明的第一種實(shí)施方案的工藝流程圖；圖2是本發(fā)明的第二種實(shí)施方案的工藝流程圖；圖3是本發(fā)明的第三種實(shí)施方案的工藝流程圖。
(五)、具體實(shí)施方案下面舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖1，以來(lái)自沉淀池的低Cl-、低SO42-、高HCO3-型含碳酸氫根的廢水為原料。含碳酸氫根的廢水先引入砂濾池進(jìn)行過(guò)濾處理。再進(jìn)行反滲透脫鹽處理，反滲透膜選用常規(guī)卷式復(fù)合膜得到淡水和濃縮水。淡水是本方明方法的產(chǎn)品之一。向濃縮水中按碳酸氫根摩爾量40-60％的比例添加相同摩爾量的精制石灰乳，溫度控制在15-45℃，在高速攪拌下進(jìn)行反應(yīng)30-40分鐘，反應(yīng)式為，反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行分離和對(duì)流洗滌得到納米級(jí)沉淀碳酸鈣。對(duì)分離液在100-120℃溫度下，采用常規(guī)三效或四效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮和結(jié)晶，蒸發(fā)、濃縮，結(jié)晶和干燥均在同一系統(tǒng)內(nèi)連續(xù)進(jìn)行處理制得碳酸鈉。其殘留液為苦鹵，再將殘液蒸干或填埋。
結(jié)合圖2，本發(fā)明的第二種實(shí)施方案是以來(lái)自沉淀池的低SO42-、高C1-、高HCO3-型含碳酸氫根的廢水為原料。其過(guò)濾、反滲透脫鹽處理、反應(yīng)等步驟與實(shí)施例一相同，其區(qū)別在于，分離液先用聚尿素類復(fù)合超低壓膜納米膜過(guò)濾，壓力控制在Mw100-1000，將納米膜過(guò)濾的濃液采用常規(guī)三效或四效蒸發(fā)器，再進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮和結(jié)晶。蒸發(fā)、濃縮，結(jié)晶和干燥均在同一系統(tǒng)內(nèi)連續(xù)進(jìn)行處理制得碳酸鈉。將納米膜過(guò)濾的濾液采用常規(guī)三效或四效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮和結(jié)晶。蒸發(fā)、濃縮，結(jié)晶和干燥均在同一系統(tǒng)內(nèi)連續(xù)進(jìn)行處理，制得氯化鈉。
結(jié)合圖3，本發(fā)明的第三種實(shí)施方案是以來(lái)自沉淀池的高SO42-、高HCO3-、低或中等Cl-型含碳酸氫根的廢水為原料。其過(guò)濾、反滲透脫鹽處理、與實(shí)施例一相同，其區(qū)別在于1)向濃縮水中按酸碳?xì)涓柫?00％的比例添加相同摩爾量的精制石灰乳，而不是如圖1和圖2那樣只添加40-60％。反應(yīng)式為；2)分離沉淀碳酸鈣以后的分離液先用聚尿素類復(fù)合超低壓膜納米膜過(guò)濾，壓力控制在Mw100-1000。將納米膜過(guò)濾的濃液采用常規(guī)三效或四效蒸發(fā)器再進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮和結(jié)晶。蒸發(fā)、濃縮，結(jié)晶和干燥均在同一系統(tǒng)內(nèi)連續(xù)進(jìn)行處理，制得無(wú)水硫酸鈉。將納米膜過(guò)濾的濾液采用常規(guī)三效或四效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮和結(jié)晶。蒸發(fā)、濃縮，結(jié)晶和干燥均在同一系統(tǒng)內(nèi)連續(xù)進(jìn)行處理首先晶出氯化鈉混鹽。剩余的殘液即為液態(tài)氫氧化鈉。
權(quán)利要求
1.一種從工業(yè)廢水中用碳酸氫鈉法制備納米級(jí)沉淀碳酸鈣的方法，其特征是它以來(lái)自沉淀池的含碳酸氫根的廢水為原料，含碳酸氫根的廢水先進(jìn)行過(guò)濾處理后，再進(jìn)行反滲透脫鹽處理得到淡水和濃縮水，向濃縮水中按碳酸氫根摩爾量40-60％的比例添加精制石灰乳，溫度控制在15-45℃，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行分離和對(duì)流洗滌得到納米級(jí)沉淀碳酸鈣；對(duì)分離液在100-120℃溫度下進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮和結(jié)晶處理制得碳酸鈉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從工業(yè)廢水中用碳酸氫鈉法制備納米級(jí)沉淀碳酸鈣的方法，其特征是含碳酸氫根的廢水是低Cl-、低SO42-、高HCO3-型，對(duì)分離液直接進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮和結(jié)晶處理制得碳酸鈉，再將殘液蒸干或填埋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從工業(yè)廢水中用碳酸氫鈉法制備納米級(jí)沉淀碳酸鈣的方法，其特征是含碳酸氫根的廢水是低SO42-、高Cl-、高HCO3-型，分離液先用納米膜過(guò)濾，再分別進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮和結(jié)晶處理制得碳酸鈉和氯化鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從工業(yè)廢水中用碳酸氫鈉法制備納米級(jí)沉淀碳酸鈣的方法，其特征是含碳酸氫根的廢水是高SO42-、高HCO3-、低或中等Cl-型，分離液先用納米膜過(guò)濾，再分別進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮和結(jié)晶處理制得無(wú)水硫酸鈉，氯化鈉以及液態(tài)氫氧化鈉。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種從工業(yè)廢水中用碳酸氫鈉法制備納米級(jí)沉淀碳酸鈣的方法。它以來(lái)自沉淀池的含碳酸氫根的廢水為原料，含碳酸氫根的廢水先進(jìn)行過(guò)濾處理，再進(jìn)行反滲透脫鹽處理得到淡水和濃縮水，向濃縮水中按碳酸氫根摩爾量40－60％的比例添加精制石灰乳，溫度控制在15－45℃，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行分離和對(duì)流洗滌得到納米級(jí)沉淀碳酸鈣。對(duì)分離液在100－120℃溫度下進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮和結(jié)晶處理制得碳酸鈉。本發(fā)明的方法具有投資少、生產(chǎn)成本低，減少礦產(chǎn)資源消耗，有利于環(huán)境保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)?？梢陨a(chǎn)出粒度小于0.1μm，達(dá)到納米級(jí)程度，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的沉淀碳酸鈣。
文檔編號(hào)C01F11/18GK1699176SQ20041001376
公開(kāi)日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月19日
發(fā)明者張菁, 梁天民, 逄鏡萍 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)華龍科技發(fā)展有限公司