CN114804192A - 一种方解石-白铅矿固溶体制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沉淀法合成方解石‑白铅矿混晶固溶体的方法。通过利用碳酸氢铵配制溶液作为基础液，然后以不同摩尔比的四水硝酸钙与无水硝酸铅加入至碳酸氢铵溶液中，得到结晶度高、稳定性好的方解石‑白铅矿混晶固溶体。最后取适量方解石‑白铅矿固溶体在温度为25℃，三种不同的溶液中进行溶解，掌握铅在环境中的迁移、转化与富集的规律。相较于传统沉淀法合成的方解石‑白铅矿而言，利用该方法合成的方解石‑白铅矿系列固溶体具有低成本，易操控，能够实现铅在环境中的长期稳定化推存等优点。
Description
技术领域
本发明属于环保安全与技术领域，涉及方解石-白铅矿固溶体合成方法及应用。该方法利用铅离子可以替代钙离子进入方解石晶体，形成方解石-白铅矿的完全类质同象系列固溶体。
背景技术
铅是自然界中常见元素之一，与人的健康有密切的关系。铅是一种金属化学元素，位于第六周期IVA族，相对原子量为207.2，离子半径为0.121nm(Pb2+)和0.084nm(Pb4+)，是原子量最大的非放射性元素，在地壳中的丰度为12.5×10-6。由于正四价氧化态不稳定，在环境中不能存在，故铅在环境中的化学循环一般仅涉及二价铅及其化合物。铅在环境中有多种形态，可分为水溶态、交换态、碳酸盐态、铁锰氧化物态、有机质硫化物态、残渣态(矿物态)，以硫化物﹑碳酸盐﹑氧化物和氯化物等存在。铅同时也是一种分布极为广泛的有毒金属，铅及其化合物可通过废水、废气、废渣大量流入环境，产生环境污染及健康危害。它不但损害人的神经系统，还会损害人体的免疫系统，使人体抵抗疾病的能力下降。铅中毒症状主要表现为头痛、便秘、腹痛、四肢酸胀、贫血、动脉硬化、消化道溃疡、中毒性肝炎和神经衰弱等。铅在人体血液中的浓度正常情况下应为零，国际上认同血中铅可接受程度是10μg/L。
对当前含铅废水的处理技术进行综述，可将归纳为化学沉淀(氢氧化物、硫化物、磷酸盐、铁氧体和螯合沉淀)、吸附(活性炭、碳纳米管和生物质吸附)、膜分离(超滤和电渗析)、离子交换、生物修复(植物修复和微生物修复)和电解除铅。但是这些传统的处理方法普遍存在二次污染、成本高、处理效果不理想等问题。其中吸附法应用较为广泛，用文石、方解石等吸附Pb(II)时，一段时间以后会在吸附表面形成稳定的(Pb,Ca)CO3，这对形成铅渣的稳定性很重要。但是工业上对含铅废水的处理通常以铅沉降速率为目标，而对含铅渣中铅化合物的稳定性关注较少，这使得铅渣的结晶度较低，铅元素往往以多种非晶态化合物形式存在，在堆存过程中铅被释放造成二次污染。
(CaxPb1-x)CO3属于碳酸盐类矿物，其可以发生同价或异价类质同象替换形成不同类型矿物。有研究者进行研究，结果表明生成的矿物能够稳定存在，可以成为固定重金属的一种新方法。本发明提供一种以共沉淀法合成方解石-白铅矿，除去并固定废水中的二价铅。
发明内容
本发明目的是提供一种共沉淀合成方解石-白铅矿固溶体的方法。对制备获取的固溶体经过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)表征，测试在氮气脱气超纯水、空气饱和超纯水和二氧化碳饱和超纯水条件下固溶体中铅的浸出浓度，对溶解度和稳定性进行分析，为重金属铅的稳定化处置提供技术支撑。
一种方解石-白铅矿混合晶体固溶体合成方法，其具体步骤为：
(1)在温度20℃～25℃下，用超纯水和四水合硝酸钙药品、硝酸铅药品、碳酸氢铵药品配制1mol/L硝酸钙溶液、1mol/L硝酸铅溶液、0.5mol/L碳酸氢铵溶液备用；
(2)通过改变溶液初始(Pb/Ca)摩尔比，即用移液枪将步骤(1)中的1mol/L硝酸钙溶液和1mol/L硝酸铅溶液按硝酸铅/(硝酸钙+硝酸铅)分别为0.00、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、 0.06、0.10、0.15、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80、0.90、1.00的摩尔比进行，混合成1mol/L硝酸钙与硝酸铅混合溶液50mL备用；
(3)量取步骤(1)中的0.5mol/L碳酸氢铵溶液500mL于1000mL聚乙烯瓶中，将其置于设置温度为20℃，转速为500rmp的恒温加热磁力搅拌器上，持续搅拌3min；然后在5min内把步骤(2)中50mL不同摩尔比的硝酸钙与硝酸铅混合溶液以10mL/min的速度加入至碳酸氢氨溶液中，后2min不加入混合液，共使其接触反应10min；
(4)反应10min之后，在室温下(20℃～25℃)敞口陈化24h；
(5)陈化后利用抽滤将样品进行固液分离并在烘箱干燥24h后，使用X射线衍射仪(XRD)将其进行表征，其测试结果与所需jade软件中的标准卡片图谱高度吻合，便可证明成功制得方解石-白铅矿混晶固溶体。
本发明的方解石-白铅矿固溶体应用于铅渣在环境中长期稳定化堆放，其具体步骤为：
根据步骤(1)，选择方解石-白铅矿成矿相貌最好、XRD图谱高度吻合的操作作为固化稳定化(Pb/Ca)摩尔比，经过步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)的成矿操作，将铅渣中溶解态铅离子进行成矿稳定化。反应结束后，在室温(20℃～25℃)下测其上清液pH值(pH值范围在7.00～7.50)，敞口静置24h后利用抽滤方式进行固液分离，所得固相沉淀物经超纯水洗涤3次，无水乙醇洗涤1次，然后将洗涤后的固相物置于玻璃培养皿中并放于90℃鼓风干燥箱干燥24h，所得的产物进行堆存，即实现铅在环境中长期稳定化推放。
浸出测试：
称取10g合成的方解石-白铅矿系列固溶体于3组5L的高密度聚乙烯瓶中，在每组瓶中分别加入5L的氮气脱气超纯水(溶解氧在1mg/L以下)、空气饱和超纯水、CO2饱和超纯水 (溶解氧在1mg/L以下)，将高密度聚乙烯瓶密封，轻轻摇晃，置于室温条件下进行溶解(空调25℃)，在溶解过程中，分别在1h、3h、6h、12h、24h、48h、72h、120h、240h、360h、 480h、720h、960h、1200h、1440h、1680h、1920h时间点取20mL的上清液，并使用0.22μm 滤头经20mL针管过滤至连盖离心管中，利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定Pb2+的浓度，即得到铅的浸出浓度；在氮气脱气超纯水、空气饱和超纯水、CO2饱和超纯水中溶解的方解石-白铅矿系列固溶体的铅的浸出浓度非常低，因此方解石-白铅矿系列固溶体适合放在弱酸性、中性和碱性的环境中堆存。
在溶解1920h后，将高密度聚乙烯瓶中的固相进行固液分离，并用超纯水洗涤3次，无水乙醇洗涤1次，然后将洗涤后的固相物置于玻璃培养皿中并放于90℃鼓风干燥箱干燥24h，得到溶解后的方解石-白铅矿固溶体系列样品，将所得的固体样品，使用X射线衍射仪(XRD) 和扫描电镜(SEM)对溶解后的固相进行表征，确定其物相和晶体形态形貌，分析其在溶解过程中的变化过程。其中XRD的表征结果：其特征峰、强度、和峰位置与合成的固溶体一致，对照标准卡片也均一致，并且未发现有杂峰，说明方解石-白铅矿固溶体在溶解过程中没有发生物相组成的改变，是一种比较稳定的固溶体；而SEM的表征结果显示方解石-白铅矿固溶体系列晶体在溶解前后的晶体结构并未发生明显变化，进一步说明方解石-白铅矿是一种比较稳定的固溶体。
本发明利用铅离子可以替代钙离子进入方解石晶格，形成方解石-白铅矿的完全类质同像系列。相较于传统沉淀法合成的方解石-白铅矿而言，利用该方法合成的方解石-白铅矿系列固溶体具有低成本，易操控，能够实现铅在环境中的长期稳定化推放等优点。
附图说明
图1为本发明实施例1～5制得的方解石-白铅矿混晶固溶体XRD图，其中方解石-白铅矿标准卡片PDF#47-1743。
图2为本发明实施例2制得的方解石-白铅矿混晶固溶体扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1
在室温(20℃～25℃)、空气条件下，取500mL 0.5mol/L碳酸氢铵溶液于1000mL的聚乙烯瓶，置于温度为20℃，转速为500rmp的恒温加热磁力搅拌器上，持续搅拌3min；然后将50mL 1.00mol/L的四水合硝酸钙和0mL 1.00mol/L硝酸铅混合溶液以10mL/min的速度加入聚乙烯瓶中，在到达10min后停止反应，在室温(20℃～25℃)下敞口静置24h，即可制得硝酸铅/(硝酸钙+硝酸铅)摩尔比为0.00的方解石-白铅矿混晶固溶体。将制得的反应物进行固液分离，固相沉淀物用50mL超纯水洗涤三次，50mL无水乙醇洗涤一次，然后在90℃鼓风干燥箱干燥24h，将所得固体样品，使用X射线衍射仪(XRD)进行表征，其测试结果与标准卡片比对，其测试结果与标准卡片图谱高度吻合，得到高度结晶的方解石固溶体。
实施例2
在室温(20℃～25℃)、空气条件下，取500mL 0.5mol/L碳酸氢铵溶液于1000mL的聚乙烯瓶，置于温度为20℃，转速为500rmp的恒温加热磁力搅拌器上，持续搅拌3min；然后将 40mL 1.00mol/L的四水合硝酸钙和10mL1.00mol/L硝酸铅混合溶液以10mL/min的速度加入聚乙烯瓶中，在到达10min后停止反应，在室温(20℃～25℃)下敞口静置24h，即可制得硝酸铅/(硝酸钙+硝酸铅)摩尔比为0.20的方解石-白铅矿混晶固溶体。将制得的反应物进行固液分离，固相沉淀物用50mL超纯水洗涤三次，50mL无水乙醇洗涤一次，然后在90℃鼓风干燥箱干燥24h，将所得固体样品，使用X射线衍射仪(XRD)进行表征，其测试结果与标准卡片比对，其测试结果与标准卡片图谱高度吻合，得到高度结晶的方解石-白铅矿固溶体。
实施例3
在室温(20℃～25℃)、空气条件下，取500mL 0.5mol/L碳酸氢铵溶液于1000mL的聚乙烯瓶，置于温度为20℃，转速为500rmp的恒温加热磁力搅拌器上，持续搅拌3min；然后将 25mL 1.00mol/L的四水合硝酸钙和25mL 1.00mol/L硝铅混合溶液以10mL/min的速度加入聚乙烯瓶中，在到达10min后停止反应，在室温(20℃～25℃)下敞口静置24h，即可制得硝酸铅/(硝酸钙+硝酸铅)摩尔比为0.50的方解石-白铅矿混晶固溶体。将制得的反应物进行固液分离，固相沉淀物用50mL超纯水洗涤三次，50mL无水乙醇洗涤一次，然后在90℃鼓风干燥箱干燥24h，将所得固体样品，使用X射线衍射仪(XRD)进行表征，其测试结果与标准卡片比对，其测试结果与标准卡片图谱高度吻合，得到高度结晶的方解石-白铅矿固溶体。
浸出测试：氮气脱气超纯水，25℃条件下溶解1920h，铅浸出浓度0.0004mmol/L；
空气饱和超纯水，25℃条件下溶解1920h，铅浸出浓度0.0005mmol/L；
二氧化碳饱和超纯水，25℃条件下溶解1920h，铅浸出浓度0.0001mmol/L；
铅浸出浓度低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3——2007)中的铅浸出毒性标准值3mg/L(0.0148mmol/L)。
实施例4
在室温(20℃～25℃)、空气条件下，取500mL 0.5mol/L碳酸氢铵溶液于1000mL的聚乙烯瓶，置于温度为20℃，转速为500rmp的恒温加热磁力搅拌器上，持续搅拌3min；然后将 15mL 1.00mol/L的四水合硝酸钙和35mL1.00mol/L硝酸铅混合溶液以10mL/min的速度加入聚乙烯瓶中，在到达10min后停止反应，在室温(20℃～25℃)下敞口静置24h，即可制得硝酸铅/(硝酸钙+硝酸铅)摩尔比为0.70的方解石-白铅矿混晶固溶体。将制得的反应物进行固液分离，固相沉淀物用50mL超纯水洗涤三次，50mL无水乙醇洗涤一次，然后在90℃鼓风干燥箱干燥24h，将所得固体样品，使用X射线衍射仪(XRD)进行表征，其测试结果与标准卡片比对，其测试结果与标准卡片图谱高度吻合，得到高度结晶的方解石-白铅矿固溶体。
浸出测试：氮气脱气超纯水，25℃条件下溶解1920h，铅浸出浓度0.0004mmol/L；
空气饱和超纯水，25℃条件下溶解1920h，铅浸出浓度0.0005mmol/L；
二氧化碳饱和超纯水，25℃条件下溶解1920h，铅浸出浓度0.0003mmol/L；
铅浸出浓度低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3——2007)中的铅浸出毒性标准值3mg/L(0.0148mmol/L)。
实施例5
在室温(20℃～25℃)、空气条件下，取500mL 0.5mol/L碳酸氢铵溶液于1000mL的聚乙烯瓶，置于温度为20℃，转速为500rmp的恒温加热磁力搅拌器上，持续搅拌3min；然后将 5mL1.00mol/L的四水合硝酸钙和45mL1.00mol/L硝酸铅混合溶液以10mL/min的速度加入聚乙烯瓶中，在到达10min后停止反应，在室温(20℃～25℃)下敞口静置24h，即可制得硝酸铅/(硝酸钙+硝酸铅)摩尔比为0.90的方解石-白铅矿混晶固溶体。将制得的反应物进行固液分离，固相沉淀物用50mL超纯水洗涤三次，50mL无水乙醇洗涤一次，然后在90℃鼓风干燥箱干燥24h，将所得固体样品，使用X射线衍射仪(XRD)进行表征，其测试结果与标准卡片比对，其测试结果与标准卡片图谱高度吻合，得到高度结晶的方解石-白铅矿固溶体。
Claims (2)
1.一种方解石-白铅矿混合晶体固溶体合成方法，其具体步骤为：
(1)在温度20℃～25℃下，用超纯水和四水合硝酸钙药品、硝酸铅药品、碳酸氢铵药品配制1mol/L硝酸钙溶液、1mol/L硝酸铅溶液、0.5mol/L碳酸氢铵溶液备用；
(2)通过改变溶液初始(Pb/Ca)摩尔比，即用移液枪将步骤(1)中的1mol/L硝酸钙溶液和1mol/L硝酸铅溶液按硝酸铅/(硝酸钙+硝酸铅)分别为0.00、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.10、0.15、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80、0.90、1.00的摩尔比进行，混合成1mol/L硝酸钙与硝酸铅混合溶液50mL备用；
(3)量取步骤(1)中的0.5mol/L碳酸氢铵溶液500mL于1000mL聚乙烯瓶中，将其置于设置温度为20℃，转速为500rmp的恒温加热磁力搅拌器上，持续搅拌3min；然后在5min内把步骤(2)中50mL不同摩尔比的硝酸钙与硝酸铅混合溶液以10mL/min的速度加入至碳酸氢氨溶液中，后2min不加入混合液，共使其接触反应10min；
(4)反应10min之后，在室温下(20℃～25℃)敞口陈化24h；
(5)陈化后利用抽滤将样品进行固液分离并在烘箱干燥24h后，使用X射线衍射仪(XRD)将其进行表征，其测试结果与所需jade软件中的标准卡片图谱高度吻合，便可证明成功制得方解石-白铅矿混晶固溶体。
2.根据权利要求1所述的一种方解石-白铅矿混合晶体固溶体合成方法，其特征在于，合成的方解石-白铅矿固溶体应用于铅渣在环境中长期稳定化堆放，其具体步骤为：
步骤(1)选择方解石-白铅矿成矿相貌最好、XRD图谱高度吻合的操作作为固化稳定化(Pb/Ca)摩尔比，经过步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)的成矿操作，将铅渣中溶解态铅离子进行成矿稳定化；反应结束后，在20℃～25℃室温下测其上清液pH值，pH值范围在7.00～7.50，敞口静置24h后利用抽滤方式进行固液分离，所得固相沉淀物经超纯水洗涤3次，无水乙醇洗涤1次，然后将洗涤后的固相物置于玻璃培养皿中并放于90℃鼓风干燥箱干燥24h，所得的产物进行堆存，即实现铅在环境中长期稳定化推放；
浸出测试：
称取10g合成的方解石-白铅矿系列固溶体于3组5L的高密度聚乙烯瓶中，在每组瓶中分别加入5L溶解氧在1mg/L以下的氮气脱气超纯水、空气饱和超纯水、溶解氧在1mg/L以下的CO2饱和超纯水，将高密度聚乙烯瓶密封，轻轻摇晃，置于25℃室温条件下进行溶解，在溶解过程中，分别在1h、3h、6h、12h、24h、48h、72h、120h、240h、360h、480h、720h、960h、1200h、1440h、1680h、1920h时间点取20mL的上清液，并使用0.22μm滤头经20mL针管过滤至连盖离心管中，利用电感耦合等离子体发射光谱仪测定Pb2+的浓度，即得到铅的浸出浓度；在氮气脱气超纯水、空气饱和超纯水、CO2饱和超纯水中溶解的方解石-白铅矿系列固溶体的铅的浸出浓度非常低，因此方解石-白铅矿系列固溶体适合放在弱酸性、中性和碱性的环境中堆存；
在溶解1920h后，将高密度聚乙烯瓶中的固相进行固液分离，并用超纯水洗涤3次，无水乙醇洗涤1次，然后将洗涤后的固相物置于玻璃培养皿中并放于90℃鼓风干燥箱干燥24h，得到溶解后的方解石-白铅矿固溶体系列样品，将所得的固体样品，使用X射线衍射仪和扫描电镜对溶解后的固相进行表征，确定其物相和晶体形态形貌，分析其在溶解过程中的变化过程；其中XRD的表征结果：其特征峰、强度、和峰位置与合成的固溶体一致，对照标准卡片也均一致，并且未发现有杂峰，说明方解石-白铅矿固溶体在溶解过程中没有发生物相组成的改变，是一种比较稳定的固溶体；而SEM的表征结果显示方解石-白铅矿固溶体系列晶体在溶解前后的晶体结构并未发生明显变化，进一步说明方解石-白铅矿是一种比较稳定的固溶体。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7398164B1 (ja) * | 2023-04-07 | 2023-12-14 | プリマール株式会社 | 化粧料、及び化粧料の製造方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB240401A (en) * | 1924-09-23 | 1926-03-11 | Consortium Fuer Nassmetallurgi | A process for the production of lead compounds from ores, metallurgical products, waste-products from chemical processes and the like |
| US4812426A (en) * | 1984-08-21 | 1989-03-14 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Lead-containing oxide powder |
| JPH11256249A (ja) * | 1998-03-13 | 1999-09-21 | Nippon Mining & Metals Co Ltd | 鉛滓からの錫と鉛の分離方法 |
| CN112174180A (zh) * | 2020-09-06 | 2021-01-05 | 桂林理工大学 | 一种方解石-菱锰矿固溶体制备方法及其应用 |
| CN113371755A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-10 | 贵州师范学院 | 一种高温高压合成碳酸铅钙PbCa(CO3)2的方法 |
| CN113695353A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-11-26 | 桂林理工大学 | 一种方解石-菱镉矿固溶体制备方法及应用 |
| CN113773078A (zh) * | 2021-10-26 | 2021-12-10 | 海鹰企业集团有限责任公司 | 一种大功率型压电陶瓷材料及其制备方法 |
-
2022
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB240401A (en) * | 1924-09-23 | 1926-03-11 | Consortium Fuer Nassmetallurgi | A process for the production of lead compounds from ores, metallurgical products, waste-products from chemical processes and the like |
| US4812426A (en) * | 1984-08-21 | 1989-03-14 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Lead-containing oxide powder |
| JPH11256249A (ja) * | 1998-03-13 | 1999-09-21 | Nippon Mining & Metals Co Ltd | 鉛滓からの錫と鉛の分離方法 |
| CN112174180A (zh) * | 2020-09-06 | 2021-01-05 | 桂林理工大学 | 一种方解石-菱锰矿固溶体制备方法及其应用 |
| CN113371755A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-10 | 贵州师范学院 | 一种高温高压合成碳酸铅钙PbCa(CO3)2的方法 |
| CN113695353A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-11-26 | 桂林理工大学 | 一种方解石-菱镉矿固溶体制备方法及应用 |
| CN113773078A (zh) * | 2021-10-26 | 2021-12-10 | 海鹰企业集团有限责任公司 | 一种大功率型压电陶瓷材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| FULVIO DI LORENZO等: "The key effects of polymorphism during PbII uptake by calcite and aragonite", CRYST. ENG. COMM., vol. 21, pages 6145 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7398164B1 (ja) * | 2023-04-07 | 2023-12-14 | プリマール株式会社 | 化粧料、及び化粧料の製造方法 |
| WO2024209854A1 (ja) * | 2023-04-07 | 2024-10-10 | プリマール株式会社 | 化粧料、及び化粧料の製造方法 |
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