CN113501675A - 一种海砂净化剂的制备及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海砂处理技术领域，公开了一种海砂净化剂的制备及其应用，其包括：将去离子水、偏铝酸钠、醇类链转移剂依次加入到反应器中，对反应器中的混合液体进行匀速搅拌，同时，进行加热升温至均匀混合温度，制备出初级净化混合溶液；再加入过硫酸铵和30％的单体丙烯酸的水溶液，恒温加热，继续匀速搅拌，反应3h后，停止加热，冷却至40℃，调节PH值至8.0‑9.0，加热浓缩，制成超高分子量的聚丙烯酸类产物，加入适量的水，配成聚丙烯酸类产物的水溶液，即为海砂净化剂；将海砂净化剂与淡水配比成稀释液，用于清洗海砂并除氯离子。本发明的海砂净化剂具有食品添加剂级别，可以实现海砂净化处理，实现节约资源、改善环保和提高海砂净化效率等。

Description

一种海砂净化剂的制备及其应用

技术领域

本发明涉及海砂处理技术领域，具体涉及一种海砂净化剂的制备及其应用。

背景技术

随着科技、社会的快速发展，城市化进程的快速推进，市场对建筑用砂的需求急剧增加，供需矛盾加剧，在河砂和机制砂以外，大力发展海砂淡化产业将是缓解今后建筑用砂供需矛盾的一个重要途径。

世界很多发达国家如英国、日本、美国等很早就开始淡化海砂的生产和利用。其中，日本是世界上淡化海砂最大的生产与使用国。日本对海砂的除盐方法包括喷洒、浸泡、机械等方式。我国一些地区在上世纪90年代就开始采用机械除盐的方法生产淡化海砂，积累了丰富的淡化海砂生产和使用经验。

众所周知，海沙中富含负价氯离子，具有较强的侵蚀性，其生成的氯化盐会降低结构物的强度、刚度和稳定性。因此在用海沙之前，首先需要对海沙中的盐分、杂质等用洗沙机反复的冲洗，直至可以达到符合建筑用沙的标准，这就是海砂净化技术。

目前，海砂净化技术一般采用：(1)海沙进入振筛机，筛选的中沙进入轮式洗沙机进行灰泥脱离处理，破坏海沙表面的保护膜，使得海沙中的氯离子更容易与水流结合；海沙进入双螺旋洗沙机，利用台湾专利技术所制造的高能量超临界水(超临界水，是指当气压和温度达到一定值时，因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水)与海沙充份搅拌，由物理原理将氯离子瞬间物理交换，从而达到除氯效果。(2)将筛选的海沙浸入脱氯剂中，脱氯剂选用臭氧水等溶液，进行海沙脱氯处理，从而达到除氯效果。然而，现有的海沙脱氯处理耗时长，需要使用较多的淡水资源和在净化过程中会产生有害物质等等。

因此，针对以上问题，现有的海砂处理技术有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的海砂处理技术所带来的一些缺陷问题，解决海砂净化处理中的弊端，实现海砂净化处理中，节约资源、改善环保和提高净化效率等。提出一种海砂净化剂的制备及其应用。

一种海砂净化剂的制备及其应用，所述海砂净化剂的制备方法包括以下步骤：

步骤1：备料：

按质量份数进行量取，量取80-100份的去离子水，量取1.6-2份的偏铝酸钠，量取27.2-34份的醇类链转移剂；

步骤2：混合：

将步骤1中的去离子水、偏铝酸钠和醇类链转移剂，依次加入到反应器中，所述反应器装有搅拌器和温度计，开启搅拌器，对所述反应器中的混合液体进行搅拌，并对所述反应器进行加热升温至均匀混合温度，制备出初级净化混合溶液；

步骤3：加料：

按质量份数进行量取，量取11.2-14份的过硫酸铵和136-170份的单体丙烯酸的水溶液，所述单体丙烯酸的水溶液中的丙烯酸含量为30％，将量取的过硫酸铵和单体丙烯酸的水溶液依次加入到步骤2的反应器中；

步骤4：恒温反应：

在步骤3的基础上，在均匀混合温度的条件下，恒温加热，且所述搅拌器继续搅拌，一段时间的恒温反应后，停止加热，制备出含有丙烯酸聚合物的混合液；

步骤5：冷却：

在步骤4的基础上，在室温环境中冷却至40℃；

步骤6：调节PH值：

在步骤5的基础上，加入强碱性溶液，调节PH值至8.0-9.0；

步骤7：蒸发：

在步骤6的基础上，蒸出多余的醇类链转移剂；

步骤8：浓缩：

在步骤7的基础上，加热蒸出多余的水分，并聚合成聚丙烯酸类产物，所述聚丙烯酸类产物为具有净化作用的聚丙烯酸类产物；

步骤9：制作净化剂：

将步骤8的聚丙烯酸类产物，加入适量的水，配成聚丙烯酸类产物的水溶液，即为海砂净化剂；

步骤10：存储：

将步骤9的海砂净化剂装入容器中，在适宜温度下，避光储存。

优选地，所述海砂净化剂为含有20-50％的聚丙烯酸类产物的水溶液。

优选地，所述反应器装有搅拌器、回流冷凝管、温度计和滴液漏斗。

优选地，所述步骤2和步骤4中的搅拌器为匀速搅拌。

优选地，所述步骤4中的一段时间的恒温反应为3h的恒温反应。

优选地，所述海砂净化剂为带状透明的无色无味的高浓缩溶液且具有食品添加剂级别。

一种海砂净化剂的制备及其应用，所述海砂净化剂的应用包括以下步骤：

步骤a：配液：

量取海砂净化剂，按照适度配比份额，将所述海砂净化剂加入淡水中，进行稀释，制备出含有海砂净化剂的海砂净化液；

步骤b：海砂净化：

基于步骤a的海砂净化液，将配置完的海砂净化液浇灌在海砂上，所述海砂净化液与所述海砂为相互接触。

优选地，所述步骤b的相互接触为有效接触，所述有效接触为海砂净化液打湿海砂，且使所述海砂处于溶液饱和状态。

优选地，所述步骤a的适度配比份额是在海砂净化前所述海砂的湿度不超过15％，根据所述海砂湿度量进行所述海砂净化剂与所述淡水的配比，具体配比如下：

A.当所述海砂湿度为0％(即干海砂)时，所述海砂净化剂与所述淡水的配比为1:10000；

B.当所述海砂湿度为5-10％时，所述海砂净化剂与所述淡水的配比为1：5000；

C.当所述海砂湿度为10-15％时，所述海砂净化剂与所述淡水的配比为1：2000。

优选地，所述步骤2的反应器选用反应釜，所述反应釜装有搅拌器、回流冷凝管、温度计和滴液漏斗。

优选地，所述步骤1的醇类链转移剂选用异丙醇。

优选地，所述步骤2中的均匀混合温度为85-87℃。

优选地，所述步骤6中的强碱为30％的氢氧化钠水溶液。

优选地，所述聚丙烯酸类产物为超高分子量的聚丙烯酸类产物。

优选地，所述聚丙烯酸类产物的相对分子质量为1000万-3000万。

优选地，综上所述的合理配料、合理配比、合理温度等都是经过大量的实验而获得的。

优选地，所述步骤10中的容器选用PC塑料、玻璃容器和金属容器等。

优选地，所述步骤a的适度配比份额是在海砂净化前的湿度不超过15％，还需要根据海砂净化前氯离子含量多少以及现场情况调整配比勾兑。

优选地，所述步骤10中的适宜温度选用2-8℃。

优选地，所述海砂净化剂的制备及其应用都是在常压条件下进行。

有益效果

本发明采用装有搅拌器、回流冷凝管、温度计和滴液漏斗的反应器，可以实现便捷、简易地进行反应混合液的反应，从而制备出海砂净化剂；采用加热器对反应器加热，温度计时时观察加热温度，方便读取反应条件，搅拌器的搅拌，使得混合液加快且充分的反应；采用去离子水、偏铝酸钠和醇链转移剂，偏铝酸钠具有碱性，醇链转移剂具有弱酸性，将其混合可以进行物质间的微弱反应，采用85-87℃的加热温度，才能充分制备出初级净化混合溶液；采用过硫酸铵和单体丙烯酸溶液，在85-87℃的恒温条件下反应3h，制备出超高分子量的聚丙烯酸类产物，经过适当稀释，可得20-50％的聚丙烯酸类产物的水溶液，即为海砂净化剂；采用低浓度的海砂净化剂，可以轻松将其与淡水充分混合成海砂净化液，若海砂净化剂的浓度过高，便会很难与淡水充分混合；采用该海砂净化液，可以有效地打破海砂表面的生物膜，且同时携带走氯离子等，实现海砂净化处理，在海砂净化处理中，实现节约资源、改善环保和提高净化效率等。采用这种先进有效海砂净化技术，可实现一次性做好，实现零排放零污染，净化操作规程简单快速，在实施过程不需要做特殊防护，该海砂净化剂与皮肤接触无任何不良反应，并且不含任何有害成分，为经营海砂的广大企业减轻负担和降低成本。经该海砂净化剂净化后海砂氯离子含量达到国家等级标准。该海砂净化剂净化过的砂样经过长周期(15天至210天)不间断的监测，氯离子均未出现反弹。

附图说明

图1为本发明一种海砂净化剂的制备的加热反应器结构示意图。

图2为本发明一种海砂净化剂的制备工艺流程示意图。

图3为国家海砂混凝土的含氯离子的标准示意图。

图4为国家净化海砂的含氯离子的标准示意图。

图5为本发明一种海砂净化剂的净化海砂后的含氯离子检测示意图。

图6为本发明在海砂净化剂与淡水配比为1:5000时净化海砂，海砂含氯离子的百分比与净化时间的关系图。

附图说明：1、加热器；2、反应器；3、搅拌器；4、回流冷凝管；5、滴液漏斗；6、温度计。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

实施例一，本发明提供的一种海砂净化剂的制备及其应用，其中所述海砂净化剂的制备包括以下步骤：

步骤1：备料：

按质量份数进行量取，量取80份的去离子水，量取1.6份的偏铝酸钠，量取27.2份的异丙醇；

步骤2：混合：

将步骤1中的去离子水、偏铝酸钠和异丙醇，依次加入到反应器中，所述反应器装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计，开启搅拌器，对所述反应器中的混合液体进行搅拌，并对所述反应器进行加热升温至85-87℃，制备出初级净化混合溶液；

步骤3：加料：

按质量份数进行量取，量取11.2份的过硫酸铵和136份的单体丙烯酸的水溶液，所述单体丙烯酸的水溶液中的丙烯酸含量为30％，将量取的过硫酸铵和单体丙烯酸的水溶液依次加入到步骤2的反应器中；

步骤4：恒温反应：

在步骤3的基础上，在85-87℃的温度条件下，恒温加热，且所述搅拌器继续搅拌，恒温反应3h后，停止加热，制备出含有丙烯酸聚合物的混合液；

步骤5：冷却：

在步骤4的基础上，在室温环境中冷却至40℃；

步骤6：调节PH值：

在步骤5的基础上，加入30％氢氧化钠溶液，调节PH值至8.0-9.0；

步骤7：蒸发：

在步骤6的基础上，蒸出多余的异丙醇；

步骤8：浓缩：

在步骤7的基础上，加热蒸出多余的水分，并聚合成聚丙烯酸类产物，所述聚丙烯酸类产物为具有净化作用的聚丙烯酸类产物，所述聚丙烯酸类产物为超高分子量的聚丙烯酸类产物，且所述聚丙烯酸类产物的相对分子质量为1000万-3000万；

步骤9：制作净化剂：

将步骤8的聚丙烯酸类产物，加入适量的水，配成20-50％的聚丙烯酸类产物的水溶液，即为海砂净化剂，所述海砂净化剂为带状透明的无色无味的高浓缩溶液且具有食品添加剂级别；

步骤10：存储：

将步骤9的海砂净化剂装入容器中，在2-8℃下，避光储存。

实施例二，一种海砂净化剂的制备及其应用，其中所述海砂净化剂的制备包括以下步骤：

步骤1：备料：

按质量份数进行量取，量取90份的去离子水，量取1.8份的偏铝酸钠，量取30.6份的异丙醇；

步骤2：混合：

将步骤1中的去离子水、偏铝酸钠和异丙醇，依次加入到反应器中，所述反应器装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计，开启搅拌器，对所述反应器中的混合液体进行搅拌，并对所述反应器进行加热升温至85-87℃，制备出初级净化混合溶液；

步骤3：加料：

按质量份数进行量取，量取12.6份的过硫酸铵和153份的单体丙烯酸的水溶液，所述单体丙烯酸的水溶液中的丙烯酸含量为30％，将量取的过硫酸铵和单体丙烯酸的水溶液依次加入到步骤2的反应器中；

步骤4：恒温反应：

在步骤3的基础上，在85-87℃温度的条件下，恒温加热，且所述搅拌器继续搅拌，恒温反应3h后，停止加热，制备出含有丙烯酸聚合物的混合液；

步骤5：冷却：

在步骤4的基础上，在室温环境中冷却至40℃；

步骤6：调节PH值：

在步骤5的基础上，加入30％的氢氧化钠溶液，调节PH值至8.0-9.0；

步骤7：蒸发：

在步骤6的基础上，蒸出多余的异丙醇；

步骤8：浓缩：

在步骤7的基础上，加热蒸出多余的水分，并聚合成聚丙烯酸类产物，所述聚丙烯酸类产物为具有净化作用的聚丙烯酸类产物，所述聚丙烯酸类产物为超高分子量的聚丙烯酸类产物，且所述聚丙烯酸类产物的相对分子质量为1000万-3000万；

步骤9：制作净化剂：

将步骤8的聚丙烯酸类产物，加入适量的水，配成20-50％的聚丙烯酸类产物的水溶液，即为海砂净化剂，所述海砂净化剂为带状透明的无色无味的高浓缩溶液且具有食品添加剂级别；

步骤10：存储：

将步骤9的海砂净化剂装入容器中，在2-8℃温度下，避光储存。

实施例三，一种海砂净化剂的制备及其应用，其中所述海砂净化剂的制备包括以下步骤：

步骤1：备料：

按质量份数进行量取，量取100份的去离子水，量取2份的偏铝酸钠，量取34份的异丙醇；

步骤2：混合：

将步骤1中的去离子水、偏铝酸钠和异丙醇，依次加入到反应器中，所述反应器装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计，开启搅拌器，对所述反应器中的混合液体进行搅拌，并对所述反应器进行加热升温至85-87℃，制备出初级净化混合溶液；

步骤3：加料：

按质量份数进行量取，量取14份的过硫酸铵和170份的单体丙烯酸的水溶液，所述单体丙烯酸的水溶液中的丙烯酸含量为30％，将量取的过硫酸铵和单体丙烯酸的水溶液依次加入到步骤2的反应器中；

步骤4：恒温反应：

在步骤3的基础上，在85-87℃温度的条件下，恒温加热，且所述搅拌器继续搅拌，恒温反应3h后，停止加热，制备出含有丙烯酸聚合物的混合液；

步骤5：冷却：

在步骤4的基础上，在室温环境中冷却至40℃；

步骤6：调节PH值：

在步骤5的基础上，加入30％的氢氧化钠溶液，调节PH值至8.0-9.0；

步骤7：蒸发：

在步骤6的基础上，蒸出多余的异丙醇；

步骤8：浓缩：

在步骤7的基础上，加热蒸出多余的水分，并聚合成聚丙烯酸类产物，所述聚丙烯酸类产物为具有净化作用的聚丙烯酸类产物，所述聚丙烯酸类产物为超高分子量的聚丙烯酸类产物，且所述聚丙烯酸类产物的相对分子质量为1000万-3000万；

步骤9：制作净化剂：

将步骤8的聚丙烯酸类产物，加入适量的水，配成20-50％的聚丙烯酸类产物的水溶液，即为海砂净化剂，所述海砂净化剂为带状透明的无色无味的高浓缩溶液且具有食品添加剂级别；

步骤10：存储：

将步骤9的海砂净化剂装入容器中，在2-8℃温度下，避光储存。

基于实施例一、实施例二和实施例三，一种海砂净化剂的制备及其应用，所述海砂净化剂的应用包括以下步骤：

步骤a：配液：

量取海砂净化剂，按照适度配比份额，将所述海砂净化剂加入淡水中，进行稀释，制备出含有海砂净化剂的海砂净化液；

步骤b：海砂净化：

基于步骤a的海砂净化液，将配置完的海砂净化液浇灌在海砂上，所述海砂净化液与所述海砂为相互接触。

其中，所述步骤b的相互接触为有效接触，所述有效接触为海砂净化液打湿海砂，且使所述海砂处于溶液饱和状态。

其中，所述步骤a的适度配比份额是在海砂净化前所述海砂的湿度不超过15％，根据所述海砂湿度量进行所述海砂净化剂与所述淡水的配比，具体配比如下：

A.当所述海砂湿度为0％(即干海砂)时，所述海砂净化剂与所述淡水的配比为1:10000；

B.当所述海砂湿度为5-10％时，所述海砂净化剂与所述淡水的配比为1：5000；

C.当所述海砂湿度为10-15％时，所述海砂净化剂与所述淡水的配比为1：2000。

其中，(1)1吨干海砂最大吸收该海砂净化液约为300公斤；(2)1吨湿度为5-10％的海砂最大吸收该海砂净化液约为200-250公斤；(3)1吨湿度为10-15％海砂最大吸收该海砂净化液约为150-200公斤；所述海砂净化液是指上述含有海砂净化剂的水溶液。采用本发明的含有海砂净化剂的海砂净化液，使得海砂的氯离子等会随着海砂净化液的流动而带走，进而净化海砂。

其中，所述海砂净化剂的制备及其应用都是在常压条件下进行。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种海砂净化剂的制备及其应用，其特征在于，所述海砂净化剂的制备方法包括以下步骤：

步骤1：备料：

按质量份数进行量取，量取80-100份的去离子水，量取1.6-2份的偏铝酸钠，量取27.2-34份的醇类链转移剂；

步骤2：混合：

将步骤1中的去离子水、偏铝酸钠和醇类链转移剂，依次加入到反应器中，所述反应器装有搅拌器和温度计，开启搅拌器，对所述反应器中的混合液体进行搅拌，并对所述反应器进行加热升温至均匀混合温度，制备出初级净化混合溶液；

步骤3：加料：

按质量份数进行量取，量取11.2-14份的过硫酸铵和136-170份的单体丙烯酸的水溶液，所述单体丙烯酸的水溶液中的丙烯酸含量为30％，将量取的过硫酸铵和单体丙烯酸的水溶液依次加入到步骤2的反应器中；

步骤4：恒温反应：

在步骤3的基础上，在均匀混合温度的条件下，恒温加热，且所述搅拌器继续搅拌，一段时间的恒温反应后，停止加热，制备出含有丙烯酸聚合物的混合液；

步骤5：冷却：

在步骤4的基础上，在室温环境中冷却至40℃；

步骤6：调节PH值：

在步骤5的基础上，加入强碱性溶液，调节PH值至8.0-9.0；

步骤7：蒸发：

在步骤6的基础上，蒸出多余的醇类链转移剂；

步骤8：浓缩：

在步骤7的基础上，加热蒸出多余的水分，并聚合成聚丙烯酸类产物，所述聚丙烯酸类产物为具有净化作用的聚丙烯酸类产物；

步骤9：制作净化剂：

将步骤8的聚丙烯酸类产物，加入适量的水，配成聚丙烯酸类产物的水溶液，即为海砂净化剂；

步骤10：存储：

将步骤9的海砂净化剂装入容器中，在适宜温度下，避光储存。

2.根据权利要求1所述的一种海砂净化剂的制备及其应用，其特征在于，所述海砂净化剂为含有20-50％的聚丙烯酸类产物的水溶液。

3.根据权利要求2所述的一种海砂净化剂的制备及其应用，其特征在于，所述海砂净化剂的应用包括以下步骤：

步骤a：配液：

量取海砂净化剂，按照适度配比份额，将所述海砂净化剂加入淡水中，进行稀释，制备出含有海砂净化剂的海砂净化液；

步骤b：海砂净化：

基于步骤a的海砂净化液，将配置完的海砂净化液浇灌在海砂上，所述海砂净化液与所述海砂为相互接触。

4.根据权利要求3所述的一种海砂净化剂的制备及其应用，其特征在于，所述步骤b的相互接触为有效接触，所述有效接触为海砂净化液打湿海砂，且使所述海砂处于溶液饱和状态。

5.根据权利要求3所述的一种海砂净化剂的制备及其应用，其特征在于，所述步骤a的适度配比份额是在海砂净化前所述海砂的湿度不超过15％，根据所述海砂湿度量进行所述海砂净化剂与所述淡水的配比，具体配比如下：

A.当所述海砂湿度为0％(即干海砂)时，所述海砂净化剂与所述淡水的配比为1:10000；

B.当所述海砂湿度为5-10％时，所述海砂净化剂与所述淡水的配比为1：5000；

C.当所述海砂湿度为10-15％时，所述海砂净化剂与所述淡水的配比为1：2000。

6.根据权利要求1所述的一种海砂净化剂的制备及其应用，其特征在于，所述步骤2的反应器选用反应釜，所述反应釜装有搅拌器、回流冷凝管、温度计和滴液漏斗。

7.根据权利要求1所述的一种海砂净化剂的制备及其应用，其特征在于，所述步骤1的醇类链转移剂选用异丙醇。

8.根据权利要求1所述的一种海砂净化剂的制备及其应用，其特征在于，所述步骤2中的均匀混合温度为85-87℃。

9.根据权利要求1所述的一种海砂净化剂的制备及其应用，其特征在于，所述步骤6中的强碱为30％的氢氧化钠水溶液。

10.根据权利要求1所述的一种海砂净化剂的制备及其应用，其特征在于，所述聚丙烯酸类产物为超高分子量的聚丙烯酸类产物，且其相对分子质量为1000万-3000万。

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