[发明专利]制造碱土金属碳酸氢盐溶液的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备包含至少一种碱土金属碳酸氢盐的水溶液的方法，一种水矿化的方法以及通过该方法获得的包含至少一种碱土金属碳酸氢盐的水溶液用于水矿化的用途。

背景技术

饮用水已变得缺乏。即使在水丰富的国家中，并非所有水源及水库均适合于生产饮用水，且现今许多水源受到水质急剧恶化的威胁。最初用于饮用目的的供料水主要是地表水及地下水。然而，出于环境及经济的原因，处理海水、盐水、微咸水、废水及受污染的排放水变得越来越重要。

为了从海水或微咸水回收水(用于饮用)，已经知晓对于干旱地区、沿海地区及海岛相当重要的若干方法，且这些方法通常包括蒸馏、电解以及渗透或反渗透方法。由这些方法获得的水非常软且由于缺乏pH缓冲盐而具有低pH值，并且因此由这些方法获得的水倾向于具有高度反应性，且除非进行处理，否则该水可在其于传统管线中输送期间产生严重腐蚀的困难。此外，未经处理的脱盐水无法直接用作饮用水源。为了防止不希望的物质在管线系统中的溶解，为了避免例如管和阀的给水设备腐蚀并且为了使水可口，有必要进行水的矿化。

主要用于水矿化的传统方法是通过二氧化碳和石灰石床过滤(也被称作方解石接触器)的石灰溶解。其它较不常见的矿化方法包括例如添加熟石灰和碳酸钠，添加硫酸钙和碳酸氢钠，或添加氯化钙和碳酸氢钠。

该石灰法涉及用CO₂酸化水处理石灰溶液，其中涉及以下反应：

由以上反应方案可以得出结论，需要两个当量的CO₂将一个当量的Ca(OH)₂转化成Ca²⁺和碳酸氢根以用于矿化。此方法取决于两个当量CO₂的添加，以将碱性氢氧根离子转化成缓冲物种HCO₃^-。对于水的矿化而言，由石灰乳(通常至多5％重量)制备通常称为石灰水的基于总重量计0.1-0.2％重量的饱和氢氧化钙溶液。因此必须使用生产石灰水的饱和器，且需要大体积的石灰水以实现矿化的目标含量。此方法的另一缺陷在于，熟石灰为腐蚀性的且需要适当的处理及特定设备。此外，控制不当的向软水添加熟石灰可能会由于石灰不具有缓冲性质而导致不希望的pH变化。

石灰石床过滤方法包括使软水通过粒状石灰石床以在水流中溶解碳酸钙的步骤。根据以下反应，使石灰石与CO₂酸化水接触来矿化水：

不同于该石灰法，在化学计量上仅需要一个当量的CO₂即可将一个当量的CaCO₃转化成Ca²⁺及碳酸氢根以用于矿化。此外，石灰石无腐蚀性，且归因于CaCO₃的缓冲性质，防止了较大的pH变化。但是，随着pH增加，反应变慢，从而使得必须将额外的CO₂计量加入以确保足够的CaCO₃被溶解。未反应的CO₂然后通过汽提或者用氢氧化钠中和而被移除。

用于使用石灰乳或石灰浆进行水矿化的方法和系统被描述于US 7,374，694及EP 0 520 826中。US 5,914,046描述了用于使用脉冲石灰石床来降低废水排放的酸度的方法。