CN108640554A - 一种利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法 - Google Patents

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马丽涛
宋宝
乔琼琼
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Abstract

本发明提供了一种利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，涉及危险废物资源化利用和建材领域；所述方法包括以下步骤：(1)向含有重金属的废磷酸溶液中边搅拌边缓慢加入氢氧化钠；(2)测试溶液的pH值，当pH值为8～13时，停止加入氢氧化钠，继续搅拌，待温度降至室温，即得所述混凝土缓凝剂。本发明通过利用过量氢氧化钠将废磷酸中和，磷酸转化为磷酸钠，在碱性条件下，将废磷酸中的重金属转化为无害的不溶物，磷酸钠可以作为混凝土的缓凝剂；应用于混凝土施工过程中调节混凝土的凝结时间，将其变废为宝，资源化利用。

Description

一种利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法
技术领域
本发明涉及危险废物资源化利用和建材领域，具体涉及一种利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法。
背景技术
磷酸是一种比较常见的酸，应用领域比较广泛，主要用于生产农业中的磷肥，另外还经常应用于金属表面磷化处理。磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化是常用的前处理技术，原理上应属于化学转换膜处理，主要应用于钢铁表面磷化，有色金属(如铝、锌)件也可应用磷化。磷化处理后将会产生大量的废磷酸，由于废磷酸溶液里面含有大量重金属离子，不可以直接回收利用，所以国家将磷化处理后产生的废磷酸列为危险废物。
水泥混凝土缓凝剂是一种能延缓水泥水化反应，从而延长混凝土的凝结时间，使新拌混凝土较长时间保持塑性，方便浇注，提高施工效率，同时对混凝土后期各项性能不会造成不良影响的外加剂。
缓凝剂的种类按其化学成可分为有机缓凝剂和无机缓凝剂两大类，有机缓凝剂主要为有机化合物和聚合物；无机缓凝剂主要为各种盐类，其中磷酸盐是研究和使用比较多的无机缓凝剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，该方法有效的固化了废磷酸中含有的重金属离子，将其转化为不溶物，同时产生的磷酸钠可以直接回收利用，该方法操作简单有效。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，包括以下步骤：
(1)向含有重金属的废磷酸溶液中边搅拌边缓慢加入氢氧化钠；
(2)测试溶液的pH值，当pH值为8～13时，停止加入氢氧化钠，继续搅拌，待温度降至室温，即得所述混凝土缓凝剂。
其中，重金属在废磷酸中的存在状态为：
3Fe2++2PO4 3-＝Fe3(PO4)2；Fe3++PO4 3-＝FePO4；
3Zn2++2PO4 3-＝Zn3(PO4)2；Al3++PO4 3-＝AlPO4；
3Mn2++2PO4 3-＝Mn3(PO4)2；3Ni2++2PO4 3-＝Ni3(PO4)2
加入氢氧化钠以后：
Fe3(PO4)2+6NaOH＝2Na3PO4+3Fe(OH)2↓
FePO4+3NaOH＝Na3PO4+Fe(OH)3↓
Zn3(PO4)2+6NaOH＝2Na3PO4+3Zn(OH)2↓
AlPO4+3NaOH＝Na3PO4+Al(OH)3↓
Mn3(PO4)2+6NaOH＝2Na3PO4+3Mn(OH)2↓
Ni3(PO4)2+6NaOH＝2Na3PO4+3Ni(OH)2↓
多余的磷酸：
H3PO4+3NaOH＝Na3PO4+3H2O
因此，用过量的氢氧化钠中和废磷酸可以得到磷酸钠和重金属沉淀的混合乳液。由于磷酸废液来源地和批次不同，废液里所含各种离子的量也不尽相同，所以为了简化操作过程，只需检测中和后的乳液的pH值来界定固化重金属的效果。
优选的，所述含有重金属的废磷酸为使用磷酸进行磷化产生的废酸液。
优选的，所述氢氧化钠为市售片状氢氧化钠或者液碱中一种或两种。
优选的，所述步骤(1)中，若加入氢氧化钠的过程中升温过快则停止滴加或采取降温措施。
优选的，所述步骤(2)中，当pH值为10～12时，停止加入氢氧化钠。
本发明的有益效果是：
本发明通过对含有重金属的废磷酸(危险废物)进行无害化处理后，用于建材水泥混凝土中起到调节水泥混凝土凝结时间的作用。废磷酸中所含有的重金属离子一般有Fe3+、Fe2+、Zn2+、Al3+、Mn2+、Ni2+等，在酸性条件下，它们的磷酸盐或磷酸氢盐都是可溶的。由于废磷酸含有重金属离子，所以不可以直接回收利用。本发明通过利用过量氢氧化钠将废磷酸中和，磷酸转化为磷酸钠，在碱性条件下，将废磷酸中的重金属转化为无害的不溶物，磷酸钠可以作为混凝土的缓凝剂；应用于混凝土施工过程中调节混凝土的凝结时间，将其变废为宝，资源化利用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，包括以下步骤：
(1)取一定量的含有重金属的废磷酸溶液置于容器中缓慢搅拌，并缓慢滴加液碱；如果滴加液碱的过程中升温过快则停止滴加液碱，直至温度降低，除此之外，也可采取降温措施，例如采用冷却水降温；
(2)测试溶液的pH值，当pH值为8时，停止滴加液碱，继续搅拌，待温度降至室温，得乳液，即得所述混凝土缓凝剂，并测定混凝土缓凝剂的固含量。
实施例2：
一种利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，包括以下步骤：
(1)取一定量的含有重金属的废磷酸溶液置于容器中缓慢搅拌，并缓慢滴加液碱；如果滴加液碱的过程中升温过快则停止滴加液碱，直至温度降低，除此之外，也可采取降温措施，例如采用冷却水降温；
(2)测试溶液的pH值，当pH值为9时，停止加入滴加液碱，继续搅拌，待温度降至室温，得乳液，即得所述混凝土缓凝剂，并测定混凝土缓凝剂的固含量。
实施例3：
一种利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，包括以下步骤：
(1)取一定量的含有重金属的废磷酸溶液置于容器中缓慢搅拌，并缓慢滴加液碱；如果滴加液碱的过程中升温过快则停止滴加液碱，直至温度降低，除此之外，也可采取降温措施；
(2)测试溶液的pH值，当pH值为10时，停止加入滴加液碱，继续搅拌，待温度降至室温，得乳液，即得所述混凝土缓凝剂，并测定混凝土缓凝剂的固含量。
实施例4：
一种利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，包括以下步骤：
(1)取一定量的含有重金属的废磷酸溶液置于容器中缓慢搅拌，并缓慢滴加液碱；如果滴加液碱的过程中升温过快则停止滴加液碱，直至温度降低，除此之外，也可采取降温措施；
(2)测试溶液的pH值，当pH值为11时，停止加入滴加液碱，继续搅拌，待温度降至室温，得乳液，即得所述混凝土缓凝剂，并测定混凝土缓凝剂的固含量。
实施例5：
一种利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，包括以下步骤：
(1)取一定量的含有重金属的废磷酸溶液置于容器中缓慢搅拌，并缓慢滴加液碱；如果滴加液碱的过程中升温过快则停止滴加液碱，直至温度降低，除此之外，也可采取降温措施；
(2)测试溶液的pH值，当pH值为12时，停止加入滴加液碱，继续搅拌，待温度降至室温，得乳液，即得所述混凝土缓凝剂，并测定混凝土缓凝剂的固含量。
实施例6：
一种利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，包括以下步骤：
(1)取一定量的含有重金属的废磷酸溶液置于容器中缓慢搅拌，并缓慢滴加液碱；如果滴加液碱的过程中升温过快则停止滴加液碱，直至温度降低，除此之外，也可采取降温措施，例如采用冷却水降温；
(2)测试溶液的pH值，当pH值为13时，停止加入滴加液碱，继续搅拌，待温度降至室温，得乳液，即得所述混凝土缓凝剂，并测定混凝土缓凝剂的固含量。
实施例7：
一种利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，包括以下步骤：
(1)取一定量的含有重金属的废磷酸溶液置于容器中缓慢搅拌，并缓慢加入片状氢氧化钠；如果加入片状氢氧化钠过程中升温过快则停止加入片状氢氧化钠，直至温度降低，除此之外，也可采取降温措施；
(2)测试溶液的pH值，当pH值为10时，停止加入片状氢氧化钠，继续搅拌，待温度降至室温，得乳液，即得所述混凝土缓凝剂，并测定混凝土缓凝剂的固含量。
实施例8：
一种利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，包括以下步骤：
(1)取一定量的含有重金属的废磷酸溶液置于容器中缓慢搅拌，并缓慢加入片状氢氧化钠；如果加入片状氢氧化钠过程中升温过快则停止加入片状氢氧化钠，直至温度降低至设定值，再继续缓慢加入片状氢氧化钠；
(2)测试溶液的pH值，当pH值为11时，停止加入片状氢氧化钠，继续搅拌，待温度降至室温，得乳液，即得所述混凝土缓凝剂，并测定混凝土缓凝剂的固含量。
本发明实施例1～8中的含有重金属的废磷酸为使用磷酸进行磷化产生的废酸液。
性能测试：
根据混凝土的相关国家标准，在相同外部条件、相同材料、同一配合比测定实施例所得乳液有效固体和市售磷酸钠对混凝土凝结时间的影响。结果如表1所示。
表1：
注：+代表本发明所得产品长于市售磷酸钠的凝结时间；-代表本发明所得产品短于市售磷酸钠的凝结时间。
由从表1可以看出：
(1)当在相同条件、相同混凝土配比的条件下，当使用本发明所得混凝土缓凝剂乳液折固和市售磷酸钠的比例为1.5：1时，混凝土凝结时间相差不大。
(2)当废磷酸溶液被氢氧化钠中和至pH值为10～12时，本发明所得产品的缓凝效果最好。
因此，本发明不仅解决了使用磷酸进行磷化产生的废酸液的回收问题，而且为建材混凝土行业提供了一种廉价的缓凝剂，变废为宝，带来了一定的经济效益。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向含有重金属的废磷酸溶液中边搅拌边缓慢加入氢氧化钠；
(2)测试溶液的pH值，当pH值为8～13时，停止加入氢氧化钠，继续搅拌，待温度降至室温，即得所述混凝土缓凝剂。
2.根据权利要求1所述的利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，其特征在于，所述含有重金属的废磷酸为使用磷酸进行磷化产生的废酸液。
3.根据权利要求1所述的利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，其特征在于，所述氢氧化钠为市售片状氢氧化钠或者液碱中一种或两种。
4.根据权利要求1所述的利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，若加入氢氧化钠的过程中升温过快则停止加入或采取降温措施。
5.根据权利要求1所述的利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，当pH值为10～12时，停止加入氢氧化钠。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的利用含有重金属的废磷酸生产混凝土缓凝剂的方法，其特征在于，将生产所得的所述混凝土缓凝剂应用于混凝土施工过程中调节混凝土的凝结时间。
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