[发明专利]水化硅酸钙纳米片制备方法

说明书

本发明提供了一种水化硅酸钙纳米片的制备方法，包括下述步骤：粗选工业钢渣，使其粒径小于45μm；配制强碱激发剂；将粗选的工业钢渣投入到激发剂溶液中进行反应，搅拌并保温一段时间，得到悬浮液；将悬浮液高速离心分离，去除过量的强碱激发剂；超声条件下进行分散，形成颗粒悬浮液；低速离心使未反应的钢渣颗粒与目标产物水化硅酸钙纳米片分层，得到高纯度的纳米水化硅酸钙纳米片的悬浮液，再将分离后的产物多次水洗，加热烘干，即得到水化硅酸钙纳米片。本发明以工业钢渣为原料，可大规模合成与制备纳米级水化硅酸钙，原料成本极低，来源广泛，制备流程简易，得到的产品纯度高，比表面积大，吸附性能好，在环境治理领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于水处理吸附材料技术领域，尤其涉及一种以工业钢渣为原料，可制备水化硅酸钙纳米片的方法。

背景技术

水化硅酸钙因其为波特兰水泥水化的主要产物而被人所熟知，是水泥基材料强度来源的关键物相。从组成和微观结构上讲，水化硅酸钙是一种具有类似于高度变形的羟基硅钙石和托贝莫来石结构的无机凝胶，其整体结晶度较差。但由于该种材料具有多孔性、比表面积大、机械性能好、良好的生物相容性和化学催化活性等，越来越多的人们开始研究其用作催化剂载体、重金属离子吸附剂、药物载体等。

通常，纳米水化硅酸钙是以纯的化学试剂为钙源和硅源，以表面活性剂为模板，通过水热的方法进行制备，产量低、成本高，难以形成工业化生产。

因此，有必要克服上述缺陷，探索简单、环保、可大宗制备水化硅酸钙的新的工艺和新方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种以工业钢渣为原料，可制备水化硅酸钙纳米片的方法，其成本低，工艺流程简易，得到的产品纯度高，比表面积大，吸附性能好。

本发明提供的水化硅酸钙纳米片的制备方法，包括下述步骤：

粗选工业钢渣，使其粒径小于45μm；

配制强碱激发剂；

将粗选的工业钢渣投入到激发剂溶液中，不断搅拌和加热，并保温一段时间，得到悬浮液；

将得到的悬浮液进行高速离心分离，以去除过量的强碱激发剂，再超声分散形成颗粒悬浮液；

在超声条件下将颗粒悬浮液进行重新分散，得到目标产物与未反应的钢渣颗粒的混合体系，然后在低速离心条件下将颗粒悬浮液进行分层筛选，未反应的钢渣颗粒沉降到底部，目标产物停留在上层悬浮液中，从而得到高纯度的纳米水化硅酸钙纳米片的悬浮液，再将分离后的产物进行多次水洗，加热烘干，即得到水化硅酸钙的纳米片。

作为本发明水化硅酸钙纳米片的制备方法可选的步骤，所述工业钢渣粗选依次通过粉磨、筛选、水洗、烘干步骤完成。

作为本发明水化硅酸钙纳米片的制备方法可选的步骤，所述强碱激发剂是采用碱溶液与工业钠水玻璃按照质量比4-6:1混合而成。

作为本发明水化硅酸钙纳米片的制备方法可选的步骤，所述强碱激发剂是采用碱溶液与工业钠水玻璃按照质量比4-6:1混合10-20min后，沉置24h-30h再使用。

作为本发明水化硅酸钙纳米片的制备方法可选的步骤，所述碱溶液为4mol/L的氢氧化钠溶液。

作为本发明水化硅酸钙纳米片的制备方法可选的步骤，将所述粗选的工业钢渣投入到强碱激发剂溶液后，加热并保持溶液温度60-90℃，时间4-8h。

作为本发明水化硅酸钙纳米片的制备方法可选的步骤，将所述悬浮液离心分离步骤是将所述悬浮液置于离心机内，以5000rpm的离心速率进行离心处理。

作为本发明水化硅酸钙纳米片的制备方法可选的步骤，可采用大功率超声分散仪器(400W)对得到颗粒悬浮液进行分散。