[发明专利]钙离子吸附剂及其制备方法与污水中钙离子的吸附方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钙离子吸附剂及其制备方法与污水中钙离子的吸附方法，属于工业水处理技术领域。

背景技术

近年来，随着我国工业化、城镇化发展进程的加快，水资源短缺和环境约束与经济发展之间的矛盾日益突出。石油石化行业是用水和污水排放大户，而企业规模的不断扩大与用水资源短缺之间的矛盾日益加剧也已经制约着石油、石化工业的持续健康发展。因此，加大节水减排力度，实现“零排放”目标，不仅是炼化企业健康发展的可靠保障，也是实现生态环境与经济和谐发展的重要技术支撑。

目前，国内炼化企业的水资源循环利用和节水减排的整体水平与国际先进水平相比还存在着相当大的差距。由于回用技术水平的限制，中国炼化污水回用途径有限，大部分污水经二级处理后排放，造成水资源的极大浪费，其污水回用率平均仅20.06%，美国2000年污水回用率为72%，日本1995年污水回用率为77.2%。其中限制炼化污水深度处理及回用的一个重要因素是硬度离子的存在。

一般来说，硬度源于水中存在的阳离子，如二价离子铁、锰、钙、镁等，以及三价铝离子等，其中钙离子通常具有较高的浓度而被认为是产生硬度的主要原因。硬度在工业用水过程中产生诸多问题，如在供水管道、锅炉、冷却塔、热交换器等用水设备中结垢，而且在水处理过程中硬度离子易产生碳酸盐沉淀，导致滤膜污染，降低水处理效率；硬度离子浓度过高还会抑制厌氧消化作用，削弱COD的降解。因此，去除水中的硬度离子是解决结垢等问题、改善水处理效果从而提高炼化污水回用率的重要途径。

目前，多种技术被用于软化净水，典型的方法包括化学沉淀法，膜技术，离子交换和吸附法。化学沉淀法如石灰软化法等需要投加大量化学药剂，产生大量的污泥，易造成二次污染，增加处理成本。在膜技术中，膜表面易形成污垢，需要定期清洗，产生的清洗液量大又会污染环境，且处理量有限。离子交换和吸附法是去除硬度离子的常用方法，具有处理量大、可再生、成本低等优点。

因此，开发低成本的可再生有机材料去除硬度离子已成为水处理领域的研究热点，特别是利用生物质及农业废物去除硬度离子在本领域中倍受关注。目前虽然有多种吸附剂能够用于钙离子的去除，但这些吸附剂普遍存在吸附量偏低、达到吸附平衡所需时间长以及制备过程需要加入成本较高的试剂等一些不可避免的缺点。

综上所述，研发出一种制作成本低廉，且具有较高的硬度离子吸附量的吸附剂仍是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种钙离子吸附剂及其制备方法与污水中钙离子的吸附方法。该钙离子吸附剂的制备成本低廉，且具有较高的钙离子吸附量，在工业用水除硬方面具有良好的应用前景。

为达上述目的，本发明提供一种钙离子吸附剂，其为表面具有羧基吸附位和羟基吸附位的海藻酸钙球形吸附剂。

根据本发明的具体实施方式，优选地，所述钙离子吸附剂是通过以下方法制备得到的：

将磷酸氢二铵与海藻酸钠的混合溶液与含有甲醛的氯化钙溶液进行反应后，经过滤、洗涤，得到球形海藻酸钙基体；

将所述球形海藻酸钙基体置于NaCl溶液中进行反应后，经过滤、洗涤和干燥，得到所述的钙离子吸附剂。

根据本发明的具体实施方式，优选地，所述钙离子吸附剂的直径为1-3mm。

本发明的钙离子吸附剂是表面具有羧基吸附位和羟基吸附位的海藻酸钙球形吸附剂。该吸附剂可用于吸附污水中的钙离子，在吸附过程中，释放出大量的羧基和羟基吸附位，而吸附剂的羧基和羟基有机功能基团越多，越有利于钙离子的吸附，因此本发明的吸附剂具有钙离子吸附量大，吸附速率快的优点。而且，该钙离子吸附剂的直径为1-3mm，颗粒大小适中，且粒径分布均匀，利于其吸附作用的发挥。此外，本发明的钙离子吸附剂为球形固体颗粒，其机械强度大，因而方便保存与运输。

本发明还提供一种上述钙离子吸附剂的制备方法，其包括以下步骤：

将磷酸氢二铵与海藻酸钠的混合溶液与含有甲醛的氯化钙溶液进行反应后，经过滤、洗涤，得到球形海藻酸钙基体；

将所述球形海藻酸钙基体置于NaCl溶液中进行反应后，经过滤、洗涤和干燥，得到所述的钙离子吸附剂。

根据本发明的具体实施方式，优选地，上述制备方法包括以下步骤：

将磷酸氢二铵与海藻酸钠的混合溶液以1-2mL/min的速度滴加到含有甲醛的氯化钙溶液中，进行熟化反应2-24h，然后经过滤、洗涤，得到球形海藻酸钙基体；