CN102320692A

CN102320692A - 一种天然贝壳类智能pH缓蚀剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102320692A
Application number: CN201110200748A
Authority: CN
Inventors: 李春虎; 李子真; 李秀芹; 王文娟; 刘云; 王亮; 冯丽娟; 卞俊杰
Original assignee: Ocean University of China
Current assignee: Ocean University of China
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2011-07-18
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明公开了一种天然贝壳类智能pH缓蚀剂，其特征在于所述缓蚀剂的组成为：贝壳基材料含量为40-80wt%、功能活性剂含量为8-20%，粘结剂含量为9-30wt%、造孔剂含量为0.3-10wt%、润滑剂含量为0.1-1.0wt%。本发明所采用的贝壳类原料来自海洋、河流和湖水养殖，储量丰富，可不断再生，成本低；无毒，无味，废弃后可被微生物分解，对环境没有污染。实现了海水烟气脱硫电厂、酸性废水处理、管道和容器的耐酸性腐蚀缓蚀剂、酸性气体和液体过滤等工业领域的pH缓释作用，并同时解决了废弃贝类的处理问题，符合环境友好的“绿色低碳化工”的要求，具有重要的社会和经济效益。

Description

一种天然贝壳类智能pH缓蚀剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种pH缓蚀剂及其制备方法，具体涉及一种天然贝壳类pH智能缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

燃煤烟气中的SO₂是大气环境的主要污染物。据统计，2007年我国燃煤烟气SO₂排放量约为2300多万吨。这些污染物的大量排放，造成生态环境破坏和严重的酸雨现象，目前我国的酸雨面积已达到国土面积的40%，成为世界上降水酸化程度最为严重的地区之一。对生态和全民健康构成了极大的威胁。目前，环境污染已大大超过环境自净能力，若不抓紧治理，本已脆弱的生态环境将继续恶化直至不可逆转的程度，造成生态灾难。据估计，这些污染物造成的经济损失每年高达1300多亿元。另一方面，随着人们环保意识的增强和大气污染防治法的实施，以及建设资源节约和环境友好型社会的要求，更加使得治理SO₂污染变得迫在眉睫。此外，SO₂等酸雨污染物可远距离输送，因此它的危害是全球性的，而不仅限于污染物的产生地，对我国的环境外交也带来新的挑战。我国的SO₂排放受到世界很多国家的关注和诘难，因此削减SO₂排放量，防止SO₂大气污染，已成为我国环境保护的当务之急，刻不容缓。SO₂和NOx（以及CO₂）的大量排放造成的严重大气环境污染和酸雨等日趋严重的生态问题，被公认为已成为超过“中东以巴和平”问题的又一世界热点问题。烟气脱硫已成为目前我国面临的迫切任务和严峻挑战。

海水脱硫技术始于上世纪70年代，并很快在欧洲、美洲、亚洲等沿海电厂推广应用。众所周知，天然海水呈碱性，碱度为1.2～2.5mmol/L，具有天然的酸碱缓冲能力及吸收SO₂的能力，这是海水直接用于烟气脱硫的理论依据。海水脱硫的核心是烟气与海水的接触传质。填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，具备分离效率高、阻力小、通量大、操作弹性大等特点，在气液初始分布良好的情况下几乎无放大效应，便于实现从实验室阶段设计到工业化规模的应用。

但是，目前来看，洗脱后的海水酸性过高（通常在pH=3-4）不能直接排放，需进行进一步的处理，如鼓风曝气、电解氧化等，这些技术需要大量的占地面积和操作运行成本。若是在填料塔内即可使洗脱后海水pH值升高，那么后续处理的成本和难度将会大大降低。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种利用天然贝类制备的智能pH缓蚀剂，可用于酸性海水的pH值的恢复，使酸性海水达到排放标准，并可以重复利用，达到变废为宝的目的。

本发明的另一个目的是提供上述天然贝壳类智能pH缓蚀剂的制备方法。

本发明的技术方案如下：天然贝壳类智能pH缓蚀剂，其特征在于所述缓蚀剂的组成为：贝壳基材料含量为40-80wt%、功能活性剂含量为8-20%，粘结剂含量为9-30wt%、造孔剂含量为0.3-10wt%、润滑剂含量为0.1-1.0wt%。

所述缓蚀剂的外形为具有一定开孔率的平板或波纹板状。

所述贝壳基材料为：淡水贝、海水贝类中的一种或是几种。其主要由无机盐（CaCO₃）和蛋白质结合而成，不溶于水，乙醇等，经处理后，遇稀酸可缓慢释放壳聚糖类有机线性聚合物迅速自动提高pH值，有一定的遇酸智能敏感反馈回复作用。

所述功能活性剂为EDTA、水玻璃、糊精中的一种或几种。

所述粘结剂为沥青、水泥、石膏、粘土、聚乙烯醇、水玻璃+CO₂、水玻璃+CaCO₃中的一种或几种。

所述润滑剂为石墨、干淀粉、石蜡、滑石粉中的一种或几种。

所述的造孔剂为蔗糖、羧甲基纤维素、淀粉中的一种或几种。

本发明所述天然贝壳类智能pH缓蚀剂的制备方法如下：（1）将天然贝类先进行清洗、干燥后粉碎成不同的目数；（2）将粉碎后的贝壳基材料、功能活性剂、粘结剂、润滑剂、造孔剂加水搅拌混合均匀后放入具有一定开孔率的模具中进行冷压成型后水蒸气条件下养护达最大强度；（3）将制备好的规整pH缓蚀剂用粘结剂组合成一定形状的规整填料，用于酸性海水的缓释，最终使酸性海水达到排放标准。

本发明所采用的贝壳类原料来自海洋、河流和湖水养殖，储量丰富，可不断再生，成本低；无毒，无味，废弃后可被微生物分解，对环境没有污染；遇稀酸可缓慢释放壳聚糖类有机线性聚合物迅速自动提高pH值，有一定的遇酸智能敏感反馈回复作用。实现了海水烟气脱硫电厂、酸性废水处理、管道和容器的耐酸性腐蚀缓蚀剂、酸性气体和液体过滤等工业领域的pH缓释作用，并同时解决了废弃贝类的处理问题，符合环境友好的“绿色低碳化工”的要求，具有重要的社会和经济效益。

附图说明

图1是不同浓度SO₃ ^2-时pH随时间变化图。

具体实施方式

下面通过具体实施例来详细说明本发明。

实施例1：

首先对贝壳进行清洗、干燥后粉碎筛分成不同的目数，将70g 80目贝壳粉与由10gEDTA（功能活性剂）、1g滑石粉（润滑剂）、5g蔗糖（造孔剂）和14g水泥（粘结剂）加水搅拌混合均匀后放入自制的模具中，在60Mpa压力下加压成型。脱模后在120℃饱和蒸汽压下养护7天，然后自然养护28天，制得具有一定强度的多孔智能pH缓蚀剂板材。

根据实际吸收塔中烟气量为1000mg/m³, 2000mg/m³, 3000mg/m³配制等浓度的SO₃ ^2-溶液（分别为2.552、5.104、7.656mmol/L），并调节pH=3.0，将5.0000g孔智能pH缓蚀剂板材加入到该酸性水溶液中，在锥形瓶中常温下磁力搅拌反应，每隔5min测pH值。实验结果如图1所示。由图中可见：随着时间的增长，溶液的pH值逐渐升高，在100min的时候达到平衡，在pH升高的过程中能够大大提高海水烟气脱硫的脱硫率。

实施例2：

首先对贝壳进行清洗、干燥后粉碎筛分成不同的目数，将65g120目贝壳粉与10g水玻璃（功能活性剂）、0.5g石墨（润滑剂）、4.5g淀粉（造孔剂）和20g水泥（粘结剂）加水搅拌混合均匀后放入自制的模具中，在55Mpa压力下加压成型。脱模后在120℃饱和蒸汽压下养护7天，然后自然养护28天，制得具有一定强度的多孔智能pH缓蚀剂板材；将制备好的智能pH缓蚀剂板材用粘结剂组合成波纹板状的规整填料。

取制备好的规整填料，按质量与含SO₃ ^2-的酸性海水的体积比的不同，放入制备好的酸性海水中(pH=3)，考察其pH值随时间变化情况，取了两组不同的贝壳基填料质量与酸性海水体积比进行考察。

表1酸性海水（pH=3）pH值随时间的变化

结果表明加入制备的规整贝壳基填料的酸性海水的pH值随时间延长而增加，经过7小时后浸泡溶液pH都达到7以上，达到了酸性海水的排放标准。

Claims

1.一种天然贝壳类智能pH缓蚀剂，其特征在于所述缓蚀剂的组成为：贝壳基材料含量为40-80wt%、功能活性剂含量为8-20wt%，粘结剂含量为9-30wt%、造孔剂含量为0.3-10wt%、润滑剂含量为0.1-1.0wt%。

2.根据权利要求1所述的智能pH缓蚀剂，其特征在于所述缓蚀剂的外形为具有一定开孔率的平板或波纹板状。

3.根据权利要求1所述的智能pH缓蚀剂，其特征在于所述贝壳基材料为：淡水贝、海水贝类中的一种或是几种。

4.根据权利要求1所述的智能pH缓蚀剂，其特征在于所述功能活性剂为EDTA、水玻璃、糊精中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的智能pH缓蚀剂，其特征在于所述粘结剂为沥青、水泥、石膏、粘土、聚乙烯醇、水玻璃+CO₂、水玻璃+CaCO₃中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的智能pH缓蚀剂，其特征在于所述润滑剂为石墨、淀粉、石蜡、滑石粉中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的智能pH缓蚀剂，其特征在于所述的造孔剂为蔗糖、羧甲基纤维素、淀粉中的一种或几种。

8.一种天然贝壳类智能pH缓蚀剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：（1）将天然贝类先进行清洗、干燥后粉碎成不同的目数；（2）将粉碎后的贝壳基材料、功能活性剂、粘结剂、润滑剂、造孔剂加水搅拌混合均匀后放入具有一定开孔率的模具中进行冷压成型后水蒸气条件下养护达最大强度；（3）将制备好的规整pH缓蚀剂用粘结剂组合成一定形状的规整填料。