一种阻隔净化重金属的复合涂覆材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻隔净化重金属的复合涂覆材料及其制备方法，属于重金属原位污染控制技术领域，本发明专利技术以磷石膏为原料，通过微波辅助化学反应制备羟基磷灰石，加入黏土高温煅烧，再加入硅酸钾和纳米二氧化硅，混匀，制备得到复合涂覆材料，粘合性强、防渗性强，且对重金属离子具有较强的吸附和固定作用，兼具重金属阻隔和净化效应。阻隔和净化效应。阻隔和净化效应。

【技术实现步骤摘要】
一种阻隔净化重金属的复合涂覆材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及重金属原位污染控制
，特别是涉及一种阻隔净化重金属的复合涂覆材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]重金属污染具有复杂性、持久性、隐蔽性和治理难的特点，排放到环境中会对土壤和地下水造成严重污染，危害人体健康和生态安全。从源头控制重金属污染源是一种经济合理、操作可行的有效处理方式。该方法通过阻隔重金属的扩散途径，限制重金属迁移，以达到风险控制的目的。
[0003]磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，是制约磷化工产业发展的关键因素。磷石膏的过量堆存，不仅污染地下水资源，还浪费土地资源，严重破坏了生态环境。
[0004]目前研究和应用较多的阻隔材料为黏土、膨润土等，这些阻隔材料具有较好的防渗性能和隔离作用，但对重金属的吸附或固定净化能力较弱，无法将重金属有效去除，若发生意外泄露，将严重危害环境。所以探究一种兼具重金属阻隔和重金属净化的复合材料，同时有效利用磷石膏，具有重要意义。

技术实现思路

[0005]针对重金属原位阻隔技术中，反应介质吸附能力与阻隔防渗能力无法兼具的问题，本专利技术提供了一种阻隔净化重金属的复合涂覆材料及其制备方法，以工业废弃物磷石膏为原料、通过微波辅助化学反应制成羟基磷灰石，添加黏土、硅酸钾提高复合涂覆材料的粘合度和防渗性能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供一种阻隔净化重金属的复合涂覆材料，原料按照质量份数计，包括以下组分：磷石膏20
‑
70份、Ca(OH)
2 1
‑
3份、(NH4)2HPO
42‑
4份、氨水1
‑
2份、黏土10
‑
20份、水15
‑
50份、硅酸钾1
‑
2份以及纳米二氧化硅1
‑
2份。
[0008]本专利技术还提供所述阻隔净化重金属的复合涂覆材料的制备方法，包括以下步骤：以磷石膏为原料，通过微波辅助化学反应制备羟基磷灰石，加入黏土高温煅烧，再加入硅酸钾和纳米二氧化硅，混匀。
[0009]进一步地，所述制备方法具体包括以下步骤：(1)分别将黏土和磷石膏在50
‑
80℃条件下干燥12
‑
48h，然后分别粉碎；
[0010](2)将磷石膏与Ca(OH)2混合，然后用球磨机研磨，加入(NH4)2HPO4混合均匀，然后用球磨机研磨混匀；
[0011](3)在步骤(2)的混合物中加入氨水和水，使混合物充分润湿，再转移至反应釜中室温静置；
[0012](4)反应釜转移至微波反应装置中反应10
‑
30min，40
‑
50℃干燥3
‑
6h；
[0013](5)加入黏土，充分混匀后煅烧，煅烧物用球磨机研磨使颗粒粒径<50μm；
[0014](6)煅烧物中加入硅酸钾和纳米二氧化硅，充分混合均匀，即得所述复合涂覆材料。
[0015]进一步地，步骤(1)分别粉碎为粒径<200μm的颗粒。
[0016]进一步地，步骤(2)磷石膏与Ca(OH)2混合后研磨5
‑
10min；加入(NH4)2HPO4后研磨10
‑
30min。
[0017]进一步地，步骤(3)室温静置8
‑
16h。
[0018]进一步地，步骤(5)所述煅烧温度为400
‑
600℃，时间为1
‑
3h。
[0019]进一步地，微波功率为1200W，频率为2450MHz。
[0020]本专利技术还提供一种由所述阻隔净化重金属的复合涂覆材料制备得到的复合涂料。
[0021]本专利技术还提供所述复合涂料在阻隔净化重金属中的应用。
[0022]磷石膏中主要成分为硫酸钙，还含有未完全分解的磷矿、残余的磷酸等成分，这些成分可作为羟基磷灰石(Ca
10
(PO4)6(OH)2)合成的潜在前体物质。而羟基磷灰石与纳米二氧化硅一样，具有高效的重金属吸附能力，不仅可填充阻隔工程墙体及涂层的内部孔隙、提高防渗性能，还能固定净化重金属。此外，硅酸盐的硅化反应可提高涂覆材料与阻隔工程的永久粘合性、提高防渗性能、延长使用寿命。
[0023]本专利技术公开了以下技术效果：
[0024]本专利技术充分利用工业固体废弃物(磷石膏)和成本低廉、易获得的黏土，原料成本低廉；利用磷石膏富含的Ca
2+
、PO
43
‑
等成分，在化学反应和微波辅助合成的作用下，生成具有重金属高吸附容量的羟基磷灰石；利用黏土中富含的硅铝酸盐，硅酸钾可塑性强和硅化反应的特点，可填充材料的内部孔隙，提高防渗性和永久粘合性和使用寿命；此外，添加的纳米二氧化硅可提高复合涂覆材料的粘合性与重金属吸附性能。本专利技术制得的复合涂覆材料，粘合性强、防渗性能强，且对重金属离子具有较强的吸附和固定作用，即兼具重金属阻隔和净化效应。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为实施例1制备的复合涂覆材料的SEM图；
[0027]图2为对比例3制备的复合涂覆材料的SEM图。
具体实施方式
[0028]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0029]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包
括或排除在范围内。
[0030]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
[0031]在不背离本专利技术的范围或精神的情况下，可对本专利技术说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本专利技术的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本专利技术说明书和实施例仅是示例性的。
[0032]关于本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻隔净化重金属的复合涂覆材料，其特征在于，原料按照质量份数计，包括以下组分：磷石膏20
‑
70份、Ca(OH)
2 1
‑
3份、(NH4)2HPO
4 2
‑
4份、氨水1
‑
2份、黏土10
‑
20份、水15
‑
50份、硅酸钾1
‑
2份以及纳米二氧化硅1
‑
2份。2.一种权利要求1所述阻隔净化重金属的复合涂覆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以磷石膏为原料，通过微波辅助化学反应制备羟基磷灰石，加入黏土高温煅烧，再加入硅酸钾和纳米二氧化硅，混匀。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)分别将黏土和磷石膏在50
‑
80℃条件下干燥12
‑
48h，然后分别粉碎；(2)将磷石膏与Ca(OH)2混合，研磨，加入(NH4)2HPO4混合均匀，研磨；(3)在步骤(2)的混合物中加入氨水和水，室温静置；(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋娟，龙云川，周少奇，张珍明，
申请(专利权)人：贵州省生物研究所，
类型：发明
国别省市：