[发明专利]一种用于淡化水调质的颗粒矿化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及饮用水处理领域，尤其涉及一种用于淡化水调质的颗粒矿化剂及其制备方法和应用。

背景技术

面对严峻的水环境问题，海水淡化已成为了一种解决世界水危机的重要方法。按分离过程分，海水淡化的方法主要有蒸馏法、膜法、结晶法、溶剂萃取法和离子交换法等。随着膜科学与技术的发展，反渗透已经成为海水淡化的主流方法。反渗透法是在海水侧施加一个大于渗透压的压力，使水分子透过半透膜而溶质分子被截留，以此实现盐水分离的过程。反渗透海水淡化具有占地面积省、操作简单、运行成本低的特点。

反渗透能去除海水中99.6％的总溶解性固体，TDS可控制在500mg/L以下，总硬度、总碱度、总大肠菌群数、细菌数都比较低。但反渗透法也存在弊端，反渗透膜对二价离子的去除率很高，导致淡化水中钙镁离子的含量很低(0～2mg/L)，且反渗透无法截留CO₂等气体分子，导致淡化出水呈弱酸性。淡化水的这种特性，会使起保护作用的碳酸钙膜很难在管壁上沉积而造成金属水舱、管道腐蚀，严重时会有“黄水”现象，从而导致淡化水中重金属离子(如铬、铁、铅、铜等)超标，长期饮用会对人体健康产生影响。因此，从管道腐蚀性和饮用安全性考虑，有必要对淡化水进行调质后处理，优化出水水质。

目前淡化水调质的主要方法是H₂SO₄/CO₂溶解石灰石/方解石法，这种方法能使出水硬度达到较高的水平，但出水pH呈酸性，需与原水掺混以调节pH，工艺复杂且不易控制，这种方法在陆地海水淡化厂中应用较多，但由于H₂SO₄的腐蚀性、CO₂的携带问题等，使其在船舶淡化水的调质中大大受限。

《化学工业与工程》2010年第27卷第2期第163页报道了左世伟等用H₂SO₄溶解石灰石进行淡化水矿化的效果，结果表明用硫酸调节淡化水pH值在2.00左右时，可取得较好的矿化效果，矿化后钙离子含量大于300mg/L，但该工艺只考虑了淡化水矿化，而未调节出水pH，且矿化出水钙含量过高。

《Desalination》2005年第179卷第11页报道了Black等采用CO₂溶解石灰石进行淡化水调质的方法，相比于投加CO₂与石灰的方法，该方法虽然能节省CO₂用量，但设备复杂，需增设CO₂吹脱塔、再泵室等，且该工艺对石灰石纯度要求很高，以防引入有害杂质。

另外应用较多的是麦饭石矿化调质法，但麦饭石的主要成分为SiO₂，SiO₂与Al₂O₃占70％以上，用于淡化水调质时使用寿命过短，且溶出速率过慢。较多的专利所述的调质剂只是将几种不同种类的原矿按照一定的比例进行机械地混合，这种方法不仅溶出速率十分慢，对于改善淡化水水质意义不大，且出水水质难以控制。

公开号CN101428893B的中国发明专利公开了一种麦饭石饮用水的制备方法，该专利使用不同粒径的麦饭石球进行饮用水矿化，因麦饭石本身含有的矿物元素很少，因此很难达到饮用水矿化的目的，要想溶出更多的矿物元素，会增大设备占地面积，且处理效率低。

公开号CN101481169B的中国发明专利公开了一种复合式活性矿化处理剂，该专利将一定配比的麦饭石、电气石、菱镁石于马弗炉中烧结后用不锈钢丝网分装成料包进行饮用水矿化，虽然能起到一定的水质矿化作用，但短时间内溶出的矿物元素少，且麦饭石、电气石主要成分为SiO₂，长期使用时无明显的矿化效果。

白云石是碳酸钙和碳酸镁的复盐，主要成分为CaMg(CO₃)₂，白云石的理论化学成分为CaCO₃52.9％、MgCO₃47.7％，主要杂质包括Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃等。我国白云石储量高达82.2亿吨，广泛分布在辽东半岛、冀东、内蒙古、山西、两湖等地，尤其以辽宁营口大石桥、海城一带产量最多。直接以白云石作为颗粒矿化剂时，钙镁等溶出速率慢，调质效果差，导致设备占地面积大，不能达到快速调节淡化水水质的目的。

发明内容