CN109482135A - 一种硅酸钙吸附材料的制备方法及应用 - Google Patents

一种硅酸钙吸附材料的制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硅酸钙吸附材料的制备方法及应用。该方法以废弃贝壳和玻璃为原料，预处理得氧化钙粉末和玻璃粉末，将氧化钙粉末、玻璃粉末和氢氧化钠按Ca：Si：Na的摩尔比为0.6～2.2：1：1.1～1.5加入反应容器中，再按水：固体质量比为10～30：1向反应容器中加入水，进行碱水热合反应。本发明的制备方法操作简单，原材料来源丰富且价格低廉，实现了废弃物的高值化再利用，提高了资源利用率，同时，制备出的硅酸钙吸附材料可作为处理水体污染物的高效廉价吸附剂，易于实现工业化生产，具有潜在的实际应用价值。

Description

一种硅酸钙吸附材料的制备方法及应用
技术领域
本发明属于化工生产技术领域。更具体地，涉及一种硅酸钙吸附材料的制备方法及应用。
背景技术
目前，我国城市生活污水和工业废水不合理排放导致了严重的水污染问题，磷、氮等离子造成的水体富营养化，而铜、铅等重金属具有的高毒性、生物较难降解，均对人类和动植物造成严重的危害，它们是最常见的水污染之一。因此，迫切需要新的材料和方法去处理。
吸附法是一种常见的水体污染物去除方法，能有效的去除废水中多种污染物，具有效率高、成本低、无二次污染等优点，而吸附法的优劣关键在于吸附剂，常用的吸附剂有活性炭、粉煤灰、沸石、树脂等，但由于成本昂贵、吸附容量有限等原因，难以广泛推广应用。目前，众多研究发现硅酸钙对含磷污水，以及绝大多数重金属具有较好的吸附性，广泛的被用于污水处理。但是，由于拥有硅酸钙矿产的国家比较少，人工合成硅酸钙越来越受到人们的青睐。因此，迫切需要一种高效廉价的人工制备硅酸钙吸附材料的方法，以解决水污染问题。
随着人们日益对海生贝类动物需求量的增大，贝类养殖产量越来越大，废弃贝壳已经成为海洋沿岸及近海城市的重要污染源之一，仅仅我国福建省漳州市诏安县平均年产牡蛎就达9.2万吨，却留下了超过8万吨的牡蛎壳。据不完全统计，2016年湛江市年产贝壳达到1万吨以上(不包括牡蛎壳)，越来越多的未经处理的废弃贝壳被留下。而目前牡蛎壳的处理方式主要是用于铺路，或者是将牡蛎壳倾倒在海里，甚至将牡蛎壳堆积在街头巷尾，苍蝇蚊虫、刺鼻的味道将整个村落包围着。因此，牡蛎壳包围农村已经成为一个新的污染源和社会问题，但同时也为废弃贝壳的资源化再利用提供了巨大市场。
2008年我国玻璃总产量达到2870万吨，占世界总产量的48％，但在其生产过程中带来的大气污染物排放，以及大量废弃玻璃对土壤和水体污染等环境问题非常严重，因此对废弃玻璃进行高值化废物利用非常关键，对减少能耗和环境污染有重要意义。
因此，目前需要研发一种以废弃贝壳和玻璃为原料制备硅酸钙吸附材料的新工艺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有吸附剂处理水体污染物的缺陷和不足，以及现有技术制备的硅酸钙材料成本昂贵、效率低、吸附容量有限且难以推广应用，应用废弃贝壳和玻璃来制备用于污水处理的硅酸钙吸附材料。
本发明目的是提供一种硅酸钙吸附材料的制备方法。
本发明另一目的是提供上述制备方法制备得到的硅酸钙吸附材料在去除水体污染物方面的应用。
为了实现上述目的，本发明是通过以下方案予以实现的：
本发明提供了一种硅酸钙吸附材料的制备方法，以废弃贝壳和玻璃为原料，预处理得氧化钙粉末和玻璃粉末，将氧化钙粉末、玻璃粉末和氢氧化钠按Ca：Si：Na的摩尔比为0.6～2.2：1：1.1～1.5加入反应容器中，再按水：固体质量比为10～30：1向反应容器中加入水，进行碱水热合反应。
所述制备方法以废弃贝壳和玻璃为原料，原材料来源充足、价格低廉；制备工艺简单，生产成本低；制备得到的硅酸钙吸附材料为白色粉末，粒径大小为50μm～200μm，其理化指标为：SiO2质量含量≥41％，CaO质量含量≥41％，Na2O质量含量≤0.05％，NaOH质量含量≤0.01％，F质量含量≤20mg/kg，Pb质量含量≤10mg/kg，pH为7～11，该硅酸钙吸附材料对水体污染物具有良好的吸附作用。
优选地，所述制备方法包括以下步骤：
S1.回收、清洗、分离废弃贝壳和玻璃，玻璃破碎、除杂得玻璃渣；将废弃贝壳进行高温煅烧，研磨煅烧产物得氧化钙粉末；将玻璃渣研磨、筛分得玻璃粉末；
S2.将氧化钙粉末、玻璃粉末和氢氧化钠按Ca：Si：Na的摩尔比为0.6～2.2：1：1.1～1.5加入反应釜中，再按水：固体质量比为10～30：1向反应釜中加入水，于温度为170℃～210℃、搅拌速度为40～80r/min条件下进行碱水热合反应，反应时间为6～24h；
S3.将上述反应产物经过滤、洗涤得到硅酸钙沉淀，再经烘干、研磨和筛分即得硅酸钙吸附材料。
更优选地，S2中所述将氧化钙粉末、玻璃粉末和氢氧化钠按Ca：Si：Na的摩尔比为1.4：1：1.3加入反应釜中。
更优选地，S2中所述再按水：固体质量比为20：1向反应釜中加入水。
更优选地，S2中所述于温度为190℃、搅拌速度为60r/min条件下进行碱水热合反应，反应时间为15h。
优选地，S1中所述高温煅烧的温度为600℃～1000℃，时间为2～4h。
更优选地，S1中所述高温煅烧的温度为800℃，时间为3h。
优选地，S1中所述煅烧产物的研磨时间为1～2h。
更优选地，S1中所述煅烧产物的研磨时间为1.5h。
优选地，S1中所述玻璃渣的研磨时间为5～9h；所述筛分的孔径为100μm～150μm。
更优选地，S1中所述玻璃渣的研磨时间为7h；所述筛分的孔径为125μm。
优选地，S3中所述烘干的温度为100℃～120℃，烘干的时间为1.5～3h。
更优选地，S3中所述烘干的温度为110℃，烘干的时间为2.5h。
优选地，S3中所述研磨的时间为3～10h。
更优选地，S3中所述研磨的时间为6.5h。
优选地，S3中所述筛分的孔径为50μm～200μm。
更优选地，S3中所述筛分的孔径为125μm。
优选地，S2中所述反应釜为内衬聚四氟乙烯的密封反应釜。
优选地，所述废弃贝壳为废弃牡蛎壳。
更具体地，步骤S1的具体步骤为：
回收废弃贝壳和玻璃，将其运回加工基地，装入滚筒筛中，并内置高压水枪，结合滚筒筛和高压水枪分别清洗废弃贝壳和玻璃，去除其中的粉尘和泥沙；将清洗后的玻璃装入破碎机中进行粉碎，然后装填入重力分选机中，将较轻的纸屑、竹木屑、塑料、胶膜和含胶膜玻璃颗粒与较重的玻璃渣分离，以实现玻璃除杂，得玻璃渣；
然后，将清洗分离出的废弃贝壳放入高温煅烧窑中，以600℃～1000℃进行煅烧2～4h，将贝壳的主要成分碳酸钙(CaCO3)煅烧成氧化钙(CaO)，反应如下：
CaCO3→CaO+CO2↑
将煅烧后所得氧化钙放入球磨机中研磨1～2h，得氧化钙粉末；将玻璃渣装入球磨机研磨5～9h，研磨的产物经过电动筛分机进行筛分，过100μm～150μm的筛，得玻璃粉末。
步骤S3的具体步骤为：
将反应产物通过压滤机，过滤分离出硅酸钙沉淀，然后重复洗涤沉淀直至洗涤液pH接近7，再过滤出pH为中性硅酸钙沉淀，然后放入烘干机，100℃～120℃烘干1.5～3h，得干燥的硅酸钙；将干燥的硅酸钙放入球磨机，并研磨3～10h，得硅酸钙粉末；将硅酸钙粉末经过电动筛分机进行筛分，过50μm～200μm的筛，得到所需的硅酸钙吸附材料。
另外，上述制备方法制备得到的硅酸钙吸附材料在去除水体污染物方面的应用，也在本发明的保护范围之内。
其中，所述水体污染物为铵态氮、磷酸根或重金属离子中的一种或几种。
所述重金属离子为Cu2+、Pb2+、Cd2+、Hg2+、Cr6+或Ni2+中的一种或几种。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明以废弃贝壳和玻璃为原料制备硅酸钙吸附材料，使废弃物得到了高值化再利用，可以减少固体废弃物对环境的污染，提高资源利用率；另外，该制备方法操作简单，原材料来源充足且价格低廉；与现有吸附剂相比，生产成本低，制备出的硅酸钙吸附材料对水体污染物去除率高，可作为良好的吸附剂来处理水体污染物，且能够有效改善水体COD值，净化污染水体，具有潜在的实际应用价值，可大规模生产以用于污水处理。
附图说明
图1为本发明的制备工艺流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1硅酸钙吸附材料的制备
(1)回收废弃牡蛎壳和玻璃，将其运回加工基地，装入孔径为13mm的滚筒筛中，并内置高压水枪，冲洗压力为700bar，结合滚筒筛和高压水枪分别清洗废弃贝壳和玻璃，去除其中的粉尘和泥沙；将清洗后的玻璃装入破碎机中进行粉碎，然后装填入重力分选机，将较轻的纸屑、竹木屑、塑料、胶膜及含胶膜玻璃颗粒与较重的玻璃渣分离，实现玻璃除杂，得玻璃渣；
(2)将清洗分离出的废弃贝壳放入高温煅烧窑中，以800℃进行煅烧3h，贝壳的主要成分CaCO3煅烧成CaO，反应如下：
CaCO3→CaO+CO2↑
将煅烧后所得氧化钙放入球磨机中研磨1.5h，得氧化钙粉末；将玻璃渣装入球磨机研磨7h，研磨的产物经过电动筛分机进行筛分，过125μm的筛，得玻璃粉末；
(3)将氧化钙粉末和玻璃粉末放入内衬塑料的密封反应釜中，再加入氢氧化钠和水，氧化钙粉末、玻璃粉末和氢氧化钠按Ca：Si：Na的摩尔比例为1.4：1：1.3混合，再按水：固体的质量比为20：1加入内衬塑料的密封反应釜中，在温度为190℃，搅拌速度为60r/min的密封环境中进行碱水热合反应15h；
(4)将反应产物通过压滤机，过滤分离出硅酸钙沉淀，然后重复洗涤沉淀直至洗涤液pH接近7，再过滤出pH为中性硅酸钙沉淀，然后放入烘干机，在110℃烘干2.5h，得干燥的硅酸钙；将干燥的硅酸钙放入球磨机，并研磨6.5h，得硅酸钙粉末；将硅酸钙粉末经过电动筛分机进行筛分，过125μm的筛，得到硅酸钙吸附材料。
实施例2硅酸钙吸附材料的制备
(1)回收废弃牡蛎壳和玻璃，将其运回加工基地，装入孔径为13mm的滚筒筛中，并内置高压水枪，冲洗压力为700bar，结合滚筒筛和高压水枪分别清洗废弃贝壳和玻璃，去除其中的粉尘和泥沙；将清洗后的玻璃装入破碎机中进行粉碎，然后装填入重力分选机，将较轻的纸屑、竹木屑、塑料、胶膜及含胶膜玻璃颗粒与较重的玻璃渣分离，实现玻璃除杂，得玻璃渣；
(2)将清洗分离出的废弃贝壳放入高温煅烧窑中，以800℃进行煅烧3h，贝壳的主要成分CaCO3煅烧成CaO，反应如下：
CaCO3→CaO+CO2↑
将煅烧后所得氧化钙放入球磨机中研磨1.5h，得氧化钙粉末；将玻璃渣装入球磨机研磨7h，研磨的产物经过电动筛分机进行筛分，过125μm的筛，得玻璃粉末；
(3)将氧化钙粉末和玻璃粉末放入内衬塑料的密封反应釜中，再加入氢氧化钠和水，氧化钙粉末、玻璃粉末和氢氧化钠按Ca：Si：Na的摩尔比例为0.8：1：1.4混合，再按水：固体的质量比为25：1加入内衬塑料的密封反应釜中，在温度为200℃，搅拌速度为65r/min的密封环境中进行碱水热合反应15h；
(4)将反应产物通过压滤机，过滤分离出硅酸钙沉淀，然后重复洗涤沉淀直至洗涤液pH接近7，再过滤出pH为中性硅酸钙沉淀，然后放入烘干机，在110℃烘干2.5h，得干燥的硅酸钙；将干燥的硅酸钙放入球磨机，并研磨6.5h，得硅酸钙粉末；将硅酸钙粉末经过电动筛分机进行筛分，过125μm的筛，得到硅酸钙吸附材料。
实施例3硅酸钙吸附材料的制备
(1)回收废弃牡蛎壳和玻璃，将其运回加工基地，装入孔径为13mm的滚筒筛中，并内置高压水枪，冲洗压力为700bar，结合滚筒筛和高压水枪分别清洗废弃贝壳和玻璃，去除其中的粉尘和泥沙；将清洗后的玻璃装入破碎机中进行粉碎，然后装填入重力分选机，将较轻的纸屑、竹木屑、塑料、胶膜及含胶膜玻璃颗粒与较重的玻璃渣分离，实现玻璃除杂，得玻璃渣；
(2)将清洗分离出的废弃贝壳放入高温煅烧窑中，以800℃进行煅烧3h，贝壳的主要成分CaCO3煅烧成CaO，反应如下：
CaCO3→CaO+CO2↑
将煅烧后所得氧化钙放入球磨机中研磨1.5h，得氧化钙粉末；将玻璃渣装入球磨机研磨7h，研磨的产物经过电动筛分机进行筛分，过125μm的筛，得玻璃粉末；
(3)将氧化钙粉末和玻璃粉末放入内衬塑料的密封反应釜中，再加入氢氧化钠和水，氧化钙粉末、玻璃粉末和氢氧化钠按Ca：Si：Na的摩尔比例为0.6：1：1.5混合，再按水：固体的质量比为10：1加入内衬塑料的密封反应釜中，在温度为210℃，搅拌速度为40r/min的密封环境中进行碱水热合反应24h；
(4)将反应产物通过压滤机，过滤分离出硅酸钙沉淀，然后重复洗涤沉淀直至洗涤液pH接近7，再过滤出pH为中性硅酸钙沉淀，然后放入烘干机，在110℃烘干2.5h，得干燥的硅酸钙；将干燥的硅酸钙放入球磨机，并研磨6.5h，得硅酸钙粉末；将硅酸钙粉末经过电动筛分机进行筛分，过125μm的筛，得到硅酸钙吸附材料。
实施例4硅酸钙吸附材料的制备
(1)回收废弃牡蛎壳和玻璃，将其运回加工基地，装入孔径为13mm的滚筒筛中，并内置高压水枪，冲洗压力为700bar，结合滚筒筛和高压水枪分别清洗废弃贝壳和玻璃，去除其中的粉尘和泥沙；将清洗后的玻璃装入破碎机中进行粉碎，然后装填入重力分选机，将较轻的纸屑、竹木屑、塑料、胶膜及含胶膜玻璃颗粒与较重的玻璃渣分离，实现玻璃除杂，得玻璃渣；
(2)将清洗分离出的废弃贝壳放入高温煅烧窑中，以800℃进行煅烧3h，贝壳的主要成分CaCO3煅烧成CaO，反应如下：
CaCO3→CaO+CO2↑
将煅烧后所得氧化钙放入球磨机中研磨1.5h，得氧化钙粉末；将玻璃渣装入球磨机研磨7h，研磨的产物经过电动筛分机进行筛分，过125μm的筛，得玻璃粉末；
(3)将氧化钙粉末和玻璃粉末放入内衬塑料的密封反应釜中，再加入氢氧化钠和水，氧化钙粉末、玻璃粉末和氢氧化钠按Ca：Si：Na的摩尔比例为2.2：1：1.1混合，再按水：固体的质量比为30：1加入内衬塑料的密封反应釜中，在温度为170℃，搅拌速度为80r/min的密封环境中进行碱水热合反应6h；
(4)将反应产物通过压滤机，过滤分离出硅酸钙沉淀，然后重复洗涤沉淀直至洗涤液pH接近7，再过滤出pH为中性硅酸钙沉淀，然后放入烘干机，在110℃烘干2.5h，得干燥的硅酸钙；将干燥的硅酸钙放入球磨机，并研磨6.5h，得硅酸钙粉末；将硅酸钙粉末经过电动筛分机进行筛分，过125μm的筛，得到硅酸钙吸附材料。
实施例5硅酸钙吸附材料的制备
(1)回收废弃牡蛎壳和玻璃，将其运回加工基地，装入孔径为13mm的滚筒筛中，并内置高压水枪，冲洗压力为700bar，结合滚筒筛和高压水枪分别清洗废弃贝壳和玻璃，去除其中的粉尘和泥沙；将清洗后的玻璃装入破碎机中进行粉碎，然后装填入重力分选机，将较轻的纸屑、竹木屑、塑料、胶膜及含胶膜玻璃颗粒与较重的玻璃渣分离，实现玻璃除杂，得玻璃渣；
(2)将清洗分离出的废弃贝壳放入高温煅烧窑中，以800℃进行煅烧3h，贝壳的主要成分CaCO3煅烧成CaO，反应如下：
CaCO3→CaO+CO2↑
将煅烧后所得氧化钙放入球磨机中研磨1.5h，得氧化钙粉末；将玻璃渣装入球磨机研磨7h，研磨的产物经过电动筛分机进行筛分，过125μm的筛，得玻璃粉末；
(3)将氧化钙粉末和玻璃粉末放入内衬塑料的密封反应釜中，再加入氢氧化钠和水，氧化钙粉末、玻璃粉末和氢氧化钠按Ca：Si：Na的摩尔比例为0.6：1：1.5混合，再按水：固体的质量比为30：1加入内衬塑料的密封反应釜中，在温度为170℃，搅拌速度为80r/min的密封环境中进行碱水热合反应6h；
(4)将反应产物通过压滤机，过滤分离出硅酸钙沉淀，然后重复洗涤沉淀直至洗涤液pH接近7，再过滤出pH为中性硅酸钙沉淀，然后放入烘干机，在110℃烘干2.5h，得干燥的硅酸钙；将干燥的硅酸钙放入球磨机，并研磨6.5h，得硅酸钙粉末；将硅酸钙粉末经过电动筛分机进行筛分，过125μm的筛，得到硅酸钙吸附材料。
实施例6硅酸钙吸附材料的制备
(1)回收废弃牡蛎壳和玻璃，将其运回加工基地，装入孔径为13mm的滚筒筛中，并内置高压水枪，冲洗压力为700bar，结合滚筒筛和高压水枪分别清洗废弃贝壳和玻璃，去除其中的粉尘和泥沙；将清洗后的玻璃装入破碎机中进行粉碎，然后装填入重力分选机，将较轻的纸屑、竹木屑、塑料、胶膜及含胶膜玻璃颗粒与较重的玻璃渣分离，实现玻璃除杂，得玻璃渣；
(2)将清洗分离出的废弃贝壳放入高温煅烧窑中，以800℃进行煅烧3h，贝壳的主要成分CaCO3煅烧成CaO，反应如下：
CaCO3→CaO+CO2↑
将煅烧后所得氧化钙放入球磨机中研磨1.5h，得氧化钙粉末；将玻璃渣装入球磨机研磨7h，研磨的产物经过电动筛分机进行筛分，过125μm的筛，得玻璃粉末；
(3)将氧化钙粉末和玻璃粉末放入内衬塑料的密封反应釜中，再加入氢氧化钠和水，氧化钙粉末、玻璃粉末和氢氧化钠按Ca：Si：Na的摩尔比例为2.2：1：1.1混合，再按水：固体的质量比为10：1加入内衬塑料的密封反应釜中，在温度为210℃，搅拌速度为40r/min的密封环境中进行碱水热合反应24h；
(4)将反应产物通过压滤机，过滤分离出硅酸钙沉淀，然后重复洗涤沉淀直至洗涤液pH接近7，再过滤出pH为中性硅酸钙沉淀，然后放入烘干机，在110℃烘干2.5h，得干燥的硅酸钙；将干燥的硅酸钙放入球磨机，并研磨6.5h，得硅酸钙粉末；将硅酸钙粉末经过电动筛分机进行筛分，过125μm的筛，得到硅酸钙吸附材料。
实施例7硅酸钙吸附材料的制备
(1)回收废弃牡蛎壳和玻璃，将其运回加工基地，装入孔径为13mm的滚筒筛中，并内置高压水枪，冲洗压力为700bar，结合滚筒筛和高压水枪分别清洗废弃贝壳和玻璃，去除其中的粉尘和泥沙；将清洗后的玻璃装入破碎机中进行粉碎，然后装填入重力分选机，将较轻的纸屑、竹木屑、塑料、胶膜及含胶膜玻璃颗粒与较重的玻璃渣分离，实现玻璃除杂，得玻璃渣；
(2)将清洗分离出的废弃贝壳放入高温煅烧窑中，以800℃进行煅烧3h，贝壳的主要成分CaCO3煅烧成CaO，反应如下：
CaCO3→CaO+CO2↑
将煅烧后所得氧化钙放入球磨机中研磨1.5h，得氧化钙粉末；将玻璃渣装入球磨机研磨7h，研磨的产物经过电动筛分机进行筛分，过125μm的筛，得玻璃粉末；
(3)将氧化钙粉末和玻璃粉末放入内衬塑料的密封反应釜中，再加入氢氧化钠和水，氧化钙粉末、玻璃粉末和氢氧化钠按Ca：Si：Na的摩尔比例为2.2：1：1.5混合，再按水：固体的质量比为30：1加入内衬塑料的密封反应釜中，在温度为170℃，搅拌速度为40r/min的密封环境中进行碱水热合反应24h；
(4)将反应产物通过压滤机，过滤分离出硅酸钙沉淀，然后重复洗涤沉淀直至洗涤液pH接近7，再过滤出pH为中性硅酸钙沉淀，然后放入烘干机，在110℃烘干2.5h，得干燥的硅酸钙；将干燥的硅酸钙放入球磨机，并研磨6.5h，得硅酸钙粉末；将硅酸钙粉末经过电动筛分机进行筛分，过125μm的筛，得到硅酸钙吸附材料。
实施例8硅酸钙吸附材料的制备
(1)回收废弃牡蛎壳和玻璃，将其运回加工基地，装入孔径为13mm的滚筒筛中，并内置高压水枪，冲洗压力为700bar，结合滚筒筛和高压水枪分别清洗废弃贝壳和玻璃，去除其中的粉尘和泥沙；将清洗后的玻璃装入破碎机中进行粉碎，然后装填入重力分选机，将较轻的纸屑、竹木屑、塑料、胶膜及含胶膜玻璃颗粒与较重的玻璃渣分离，实现玻璃除杂，得玻璃渣；
(2)将清洗分离出的废弃贝壳放入高温煅烧窑中，以800℃进行煅烧3h，贝壳的主要成分CaCO3煅烧成CaO，反应如下：
CaCO3→CaO+CO2↑
将煅烧后所得氧化钙放入球磨机中研磨1.5h，得氧化钙粉末；将玻璃渣装入球磨机研磨7h，研磨的产物经过电动筛分机进行筛分，过125μm的筛，得玻璃粉末；
(3)将氧化钙粉末和玻璃粉末放入内衬塑料的密封反应釜中，再加入氢氧化钠和水，氧化钙粉末、玻璃粉末和氢氧化钠按Ca：Si：Na的摩尔比例为2.2：1：1.5混合，再按水：固体的质量比为30：1加入内衬塑料的密封反应釜中，在温度为210℃，搅拌速度为80r/min的密封环境中进行碱水热合反应24h；
(4)将反应产物通过压滤机，过滤分离出硅酸钙沉淀，然后重复洗涤沉淀直至洗涤液pH接近7，再过滤出pH为中性硅酸钙沉淀，然后放入烘干机，在110℃烘干2.5h，得干燥的硅酸钙；将干燥的硅酸钙放入球磨机，并研磨6.5h，得硅酸钙粉末；将硅酸钙粉末经过电动筛分机进行筛分，过125μm的筛，得到硅酸钙吸附材料。
实施例9硅酸钙吸附材料的性能测试
利用实施例1制备得到的硅酸钙吸附材料进行性能测试，测定该硅酸钙吸附材料对水体污染物的去除率。
(1)磷吸附试验
配制磷酸根(PO4 3--P)浓度为50mg/L的KH2PO4溶液，按硅酸钙样品/含磷溶液用量为1g/25mL的比例混合，制作10组混合溶液，在温度为25℃的恒温震荡床上持续震荡，使粉状硅酸钙样品一直保持悬浮状态；分别在2、4、6、8、12、18、24、36、48、60h后，各取出1组25mL的混合液水样，过滤后测定溶液中的磷浓度，测定结果如表1所示：
表1硅酸钙吸附材料对磷的吸附作用
(2)铜、铅吸附试验
配制含铜(Cu2+)、铅(Pb2+)浓度均为50mg/L的Cu(NO3)2·3H2O和Pb(NO3)2溶液，按硅酸钙样品/含铜铅溶液用量为1g/25mL的比例混合，制作10组混合溶液，在温度为25℃的恒温震荡床上持续震荡，使粉状硅酸钙样品一直保持悬浮状态；分别在2、4、6、8、12、18、24、36、48、60h后，各取出1组25mL的混合液水样，过滤后测定溶液中的Cu2+、Pb2+浓度，测定结果如表2所示：
表2硅酸钙吸附材料对铜、铅的吸附作用
(3)COD和NH4 +-N吸附试验
取某焦化厂的废水，经测定该废水样品中化学需氧量(COD)含量为156mg/L，铵态氮(NH4 +-N)含量为124mg/L，pH值为7.2；按硅酸钙样品/废水样液用量为1g/50mL的比例混合，制作成混合溶液，在温度为25℃的恒温震荡床上持续震荡2h，使粉状硅酸钙样品一直保持悬浮状态，最后过滤后测定溶液中的COD、NH4 +-N的浓度，测定结果如表3所示：
表3硅酸钙吸附材料对COD、NH4 +-N的吸附作用
根据实验结果可知，由实施例1制备得到的硅酸钙吸附材料对COD的去除率为41％，NH4 +-N去除率为61％，PO4 3--P去除率为92％，Cu2+去除率为82％，Pb2+去除率为66％。
由实施例2～8制备得到的硅酸钙吸附材料对水体污染物中的COD、NH4 +-N、PO4 3--P、Cu2+和Pb2+的去除率与实施例1接近。
对比例1
对比例1中硅酸钙吸附材料的制备方法同实施例1，不同点在于步骤(3)中：氧化钙粉末、玻璃粉末和氢氧化钠按Ca：Si：Na的摩尔比例为0.5：1：1混合。
本对比例制备得到的硅酸钙吸附材料的理化指标为：SiO2质量含量48％(多余的SiO2和NaOH生成了硅酸钠，经过滤损失，所以产品中不会有太多的SiO2)，CaO质量含量34％，Na2O质量含量0.055％，NaOH质量含量0.014％，F质量含量22mg/kg，Pb质量含量11mg/kg，pH为7。
参照实施例9的硅酸钙吸附材料的性能测试，在相同处理时间条件下，最终测得：该硅酸钙吸附材料对水体污染物中的COD去除率为37％，NH4 +-N去除率为55％，PO4 3--P去除率达81％，对Cu2+和Pb2+去除率分别为72％和59％。
对比例2
对比例2中硅酸钙吸附材料的制备方法同实施例1，不同点在于步骤(3)中：氧化钙粉末、玻璃粉末和氢氧化钠按Ca：Si：Na的摩尔比例为2.3：1：1.6混合。
本对比例制备得到的硅酸钙吸附材料的理化指标为：SiO2质量含量35％，CaO质量含量51％(多余的氢氧化钙经过滤时反复冲洗损失)，Na2O质量含量0.07％(多余的Na2O过滤时反复冲洗损失)，NaOH质量含量0.02％(多余的NaOH过滤时反复冲洗损失)，F质量含量21mg/kg，Pb质量含量13mg/kg，pH为11。
参照实施例9的硅酸钙吸附材料的性能测试，在相同处理时间条件下，最终测得：该硅酸钙吸附材料对水体污染物中的COD去除率为37％，NH4 +-N去除率为56％，PO4 3-P去除率达83％，对Cu2+和Pb2+去除率分别为74％和60％。
对比例3
对比例5中硅酸钙吸附材料的制备方法同实施例1，不同点在于步骤(3)中：再按水：固体的质量比为35：1加入内衬塑料的密封反应釜中，在温度为160℃，搅拌速度为30r/min的密封环境中进行碱水热合反应5h。
本对比例制备得到的硅酸钙吸附材料的理化指标为：SiO2质量含量45％(反应不完全，导致多余的SiO2杂质残留在硅酸钙产品中)，CaO质量含量37％(反应不完全的氧化钙经过反复冲洗损失)，Na2O质量含量0.046％，NaOH质量含量0.006％，F质量含量23mg/kg，Pb质量含量14mg/kg，pH为8。
参照实施例9的硅酸钙吸附材料的性能测试，在相同处理时间条件下，最终测得：该硅酸钙吸附材料对水体污染物中的COD去除率为38％，NH4 +-N去除率为57％，PO4 3-P去除率达86％，对Cu2+和Pb2+去除率分别为77％和62％。
对比例4
对比例6中硅酸钙吸附材料的制备方法同实施例1，不同点在于步骤(3)中：再按水：固体的质量比为5：1加入内衬塑料的密封反应釜中，在温度为220℃，搅拌速度为90r/min的密封环境中进行碱水热合反应25h。
本对比例制备得到的硅酸钙吸附材料的理化指标为：SiO2质量含量46％(水少，导致反应不完全的SiO2杂质多留在硅酸钙产品中)，CaO质量含量36％(水少，反应不完全的CaO过滤时冲走)，Na2O质量含量0.06％，NaOH质量含量0.02％，F质量含量24mg/kg，Pb质量含量14mg/kg，pH为11。
参照实施例9的硅酸钙吸附材料的性能测试，在相同处理时间条件下，最终测得：该硅酸钙吸附材料对水体污染物中的COD去除率为37％，NH4 +-N去除率为56％，PO4 3-P去除率达85％，对Cu2+和Pb2+去除率分别为76％和61％。
由以上实施例1～8和对比例1～4得到的硅酸钙吸附材料的理化指标和性能测试实验结果相比可知，本发明制备得到的硅酸钙吸附材料的理化指标和去除水体污染物的效果均好于对比例1～4。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硅酸钙吸附材料的制备方法，其特征在于，以废弃贝壳和玻璃为原料，预处理得氧化钙粉末和玻璃粉末，将氧化钙粉末、玻璃粉末和氢氧化钠按Ca：Si：Na的摩尔比为0.6～2.2：1：1.1～1.5加入反应容器中，再按水：固体质量比为10～30：1向反应容器中加入水，进行碱水热合反应。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.回收、清洗、分离废弃贝壳和玻璃，玻璃破碎、除杂得玻璃渣；将废弃贝壳进行高温煅烧，研磨煅烧产物得氧化钙粉末；将玻璃渣研磨、筛分得玻璃粉末；
S2.将氧化钙粉末、玻璃粉末和氢氧化钠按Ca：Si：Na的摩尔比为0.6～2.2：1：1.1～1.5加入反应釜中，再按水：固体质量比为10～30：1向反应釜中加入水，于温度为170℃～210℃、搅拌速度为40～80 r/min条件下进行碱水热合反应，反应时间为6～24 h；
S3.将上述反应产物经过滤、洗涤得到硅酸钙沉淀，再经烘干、研磨和筛分即得硅酸钙吸附材料。
3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，S1中所述高温煅烧的温度为600℃～1000℃，时间为2～4 h；所述煅烧产物的研磨时间为1～2 h。
4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，S1中所述玻璃渣的研磨时间为5～9 h；所述筛分的孔径为100 μm～150 μm。
5.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，S3中所述烘干的温度为100℃～120℃，烘干的时间为1.5～3 h。
6.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，S3中所述研磨的时间为3～10 h。
7.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，S3中所述筛分的孔径为50 μm～200 μm。
8.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，S2中所述反应釜为内衬聚四氟乙烯的密封反应釜。
9.权利要求1～8任一所述制备方法制备得到的硅酸钙吸附材料在去除水体污染物方面的应用。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，所述水体污染物为铵态氮、磷酸根、重金属离子。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110314928A (zh) * 2019-07-23 2019-10-11 河北工业大学 一种原位控制土中石油类污染物迁移的方法
CN113060816A (zh) * 2021-03-05 2021-07-02 南通大学 一种具有供碱释钙能力材料的制备方法及其应用
CN113398875A (zh) * 2021-06-01 2021-09-17 南昌大学 一种粉煤灰基多功能吸附剂的制备方法及应用
CN114522661A (zh) * 2022-02-18 2022-05-24 山东大学 一种扇贝壳提取物高效吸附剂的制备方法及其应用
CN114540636A (zh) * 2022-02-24 2022-05-27 北京工业大学 一种从含金属流体中回收金属元素的方法
CN115814750A (zh) * 2022-12-15 2023-03-21 贵州大学 一种磷石膏制备多孔硅酸钙吸附剂的方法
CN115970633A (zh) * 2022-12-15 2023-04-18 贵州大学 一种钛石膏制备磁性多孔硅酸钙吸附剂的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004255356A (ja) * 2003-02-28 2004-09-16 Tadamori Shibuya 貝殻及び廃ガラスの有効利用方法
CN101830553A (zh) * 2010-05-19 2010-09-15 济南大学 一种用于污水处理的除磷晶种及其制备方法
CN102259876A (zh) * 2010-05-28 2011-11-30 延增国 一种硅酸钙摩擦材料的制备方法
CN103145136A (zh) * 2013-01-08 2013-06-12 东北大学 一种活性硅酸钙的生产方法
CN104016434A (zh) * 2013-03-01 2014-09-03 北京航空航天大学 一种利用硅酸钙净化含重金属污水并回收重金属的方法
CN104801265A (zh) * 2015-04-07 2015-07-29 宁波大学 一种用于水体脱磷的硅酸钙及制备方法
CN106629757A (zh) * 2016-11-17 2017-05-10 黑龙江大学 一种赤泥中回收硅制备硅酸钙去除水中氮磷的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004255356A (ja) * 2003-02-28 2004-09-16 Tadamori Shibuya 貝殻及び廃ガラスの有効利用方法
CN101830553A (zh) * 2010-05-19 2010-09-15 济南大学 一种用于污水处理的除磷晶种及其制备方法
CN102259876A (zh) * 2010-05-28 2011-11-30 延增国 一种硅酸钙摩擦材料的制备方法
CN103145136A (zh) * 2013-01-08 2013-06-12 东北大学 一种活性硅酸钙的生产方法
CN104016434A (zh) * 2013-03-01 2014-09-03 北京航空航天大学 一种利用硅酸钙净化含重金属污水并回收重金属的方法
CN104801265A (zh) * 2015-04-07 2015-07-29 宁波大学 一种用于水体脱磷的硅酸钙及制备方法
CN106629757A (zh) * 2016-11-17 2017-05-10 黑龙江大学 一种赤泥中回收硅制备硅酸钙去除水中氮磷的方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DAN JIANG ET AL.: ""Removal and recovery of phosphate from water by calcium-silicate composites-novel adsorbents made from waste glass and shells"", 《ENVIRON SCI POLLUT RES》 *
HERIYANTO ET AL.: ""Synthesis of calcium silicate from selective thermal transformation of waste glass and waste shell"", 《JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION》 *
中国硅酸盐学会: "《2016-2017矿物材料学科发展报告》", 31 March 2018, 中国科学技术出版社 *
崔志澂等: "《工业废水处理》", 31 October 1989, 冶金工业出版社 *
李品君: ""微孔硅酸钙的制备及其污水除磷性能研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 *
金仁才等: ""微孔硅酸钙的水热合成与表征"", 《安徽工业大学学报(自然科学版）》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110314928A (zh) * 2019-07-23 2019-10-11 河北工业大学 一种原位控制土中石油类污染物迁移的方法
CN110314928B (zh) * 2019-07-23 2021-06-25 河北工业大学 一种原位控制土中石油类污染物迁移的方法
CN113060816A (zh) * 2021-03-05 2021-07-02 南通大学 一种具有供碱释钙能力材料的制备方法及其应用
CN113398875A (zh) * 2021-06-01 2021-09-17 南昌大学 一种粉煤灰基多功能吸附剂的制备方法及应用
CN114522661A (zh) * 2022-02-18 2022-05-24 山东大学 一种扇贝壳提取物高效吸附剂的制备方法及其应用
CN114522661B (zh) * 2022-02-18 2023-04-07 山东大学 一种扇贝壳提取物高效吸附剂的制备方法及其应用
CN114540636A (zh) * 2022-02-24 2022-05-27 北京工业大学 一种从含金属流体中回收金属元素的方法
CN114540636B (zh) * 2022-02-24 2024-05-28 北京工业大学 一种从含金属流体中回收金属元素的方法
CN115814750A (zh) * 2022-12-15 2023-03-21 贵州大学 一种磷石膏制备多孔硅酸钙吸附剂的方法
CN115970633A (zh) * 2022-12-15 2023-04-18 贵州大学 一种钛石膏制备磁性多孔硅酸钙吸附剂的方法
CN115970633B (zh) * 2022-12-15 2023-08-22 贵州大学 一种钛石膏制备磁性多孔硅酸钙吸附剂的方法

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