[发明专利]包含至少一种碱土金属碳酸氢盐的水溶液的制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及用于生产碱土金属碳酸氢盐水溶液的方法以及这种溶液的用途的领域。

背景技术

碳酸钙广泛用于造纸工业中作为纸中的填料组分。其是一种用于增加纸张白度及不透明度的低成本、高白度的填料。在过去的几十年里，由于造纸厂由酸性造纸转变为碱性造纸，因此碳酸钙的用途已显著增加。天然及合成碳酸钙均可用于造纸工业。天然碳酸盐或者石灰石在其用于纸中之前被研磨至小颗粒尺寸，而合成碳酸钙通过沉淀反应制造且因此被称为沉淀碳酸钙(PCC)。

除了其在造纸工业中的用途之外，沉淀碳酸钙也用于各种其它目的，例如在油漆工业中用作填料或颜料，以及作为功能性填料用于制造塑料材料、增塑溶胶、密封配混物、印刷墨水、橡胶、牙膏、化妆品、食品、药物等。

沉淀碳酸钙以三种初级晶形存在：方解石、霰石及球霰石，且对于这些晶形中的每一晶形而言存在许多不同的多形体(晶体惯态)。方解石具有三角结构，该三角结构具有典型的晶体惯态如偏三角面体的(S-PCC)、斜方六面体的(R-PCC)、六角形棱柱的、轴面的、胶体的(C-PCC)、立方的及棱柱的(P-PCC)。霰石为正斜方晶结构，该正斜方晶结构具有成对六角形棱晶的典型晶体惯态，以及细长棱柱的、弯曲叶片状的、陡锥状、凿尖晶体、分叉树及珊瑚或蠕虫状的形式的多种分类。

通常，PCC通过将CO₂引入氢氧化钙的水性悬浮液(所谓的石灰乳)中而制备：

Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃+H₂O。

本领域技术人员已知有众多的专利申请描述了沉淀碳酸钙的制备。其中之一是EP1 966 092 B1，在该文献中，所获得的沉淀碳酸钙仅是CO₂螯合作用的副产物。另一个文献是WO 2010/12691，此文献公开了通过将碱土金属氢氧化物添加到包含碱土金属离子的水中来生产PCC。

国际专利申请WO 2006/008242A1例如描述了由含有含Ca-或Mg-混合金属氧化物的原料生产高纯度碳酸钙或碳酸镁，其中该原料与含CO₂的气体接触以螯合CO₂并且在进一步的步骤中从由该原料与CO₂的接触所产生的水溶液中沉淀出高纯度碳酸钙或碳酸镁。

除了上述领域之外，碳酸钙还可用在水的处理和矿化的领域中。

饮用水已变得缺乏。甚至在富含水的国家中，并非所有水源及蓄水池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为地表水及地下水。然而，出于环境及经济的原因，处理海水、盐水、微咸水、废水及受污染的流出水变得越来越重要。

为了从海水或微咸水回收水(用于饮用)，已知对于干旱地区、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，未经处理的除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，为了避免诸如管和阀的给水设备腐蚀并且为了使水可口，有必要再矿化水。

主要用于矿化水的传统方法是通过二氧化碳和石灰石床过滤的石灰溶解。其它较不常见的再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：

Ca(OH)2+2CO2→Ca2++2HCO3-]]>