一种含镁废水直接CO2矿化制备碳酸镁的方法技术

本发明专利技术公开了一种含镁废水直接CO2矿化制备碳酸镁的方法，包括：将含镁废水、碱性溶液加入碳酸根

【技术实现步骤摘要】
一种含镁废水直接CO2矿化制备碳酸镁的方法


[0001]本专利技术涉及CO2矿化固定
，具体涉及一种含镁废水直接CO2矿化制备碳酸镁的方法。

技术介绍

[0002]应对气候变化、降低CO2排放是当前国际社会最为关注的热点之一，2018年IPCC发布的全球升温1.5℃特别报告中，提出2050年应达到净零排放，碳捕集和转化利用技术的研发和推广应用至关重要。在众多CO2减排措施中，碳捕集和转化利用能够解决重点行业的减排问题，同时可以实现化石能源的低碳利用，被广泛认为是应对全球气候变化、控制温室气体排放的重要技术。1990年Seifritz在《Nature》上发表用天然硅酸盐矿化二氧化碳以来，利用碱性硅酸盐矿石、硅酸盐水泥、硅灰石
‑
硅钙石水泥、Novacem氧化镁水泥等进行CO2捕集和利用引起国内外学者的关注。
[0003]然而，利用硅酸盐类材料碳捕集存在钙/镁溶解速率低难以高效捕集、形成的碳酸盐易分解、低钙或富镁水泥需要高能耗高排放的煅烧过程、捕集产物的后处理工艺复杂等问题。因此，寻找合适的碳捕集源，是CO2的快速高效捕集和捕集产物的资源化利用技术的关键之一。利用含镁废水(如海水淡化产生的浓盐水、盐湖水、含镁工业废水)可以解决上述问题，是一种较为理想的捕集源。
[0004]以海水淡化浓盐水为例，海水淡化过程中形成的浓海水大约占总处理量的6％
‑
10％，浓海水中镁离子浓度约为1.8
‑
3.2g/L，每固定1kg二氧化碳就可产生2kg碳酸盐产品，而产生的碳捕集产物(沉淀碳酸盐)可通过活化制备成建材制品应用在水泥工业中。目前浓海水的处理方式主要是直接排放，然而，这种方式不仅会对近海海域环境和生态造成一定影响，而且还缺乏对浓海水的有效利用。随着海水淡化量的逐年增大，海水淡化后的浓海水如何妥当处理对落实生态持续发展战略尤为关键。利用海水淡化浓海水进行碳捕集，不仅可以促进水泥工业碳减排，有助于形成碳利用闭环，还能够实现了海水淡化副产物和碳的资源化利用，具有较强的实用性和良好的应用前景。但现阶段对浓海水(低钙)的CO2矿化研究还不够全面，如浓海水直接干法CO2矿化活性较低，其矿化胶结建材制品的胶凝性有待提高。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有含镁废水直接干法CO2矿化活性及其建材制品胶凝性低的缺陷，从而提供一种含镁废水直接CO2矿化制备碳酸镁的方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种含镁废水直接CO2矿化制备碳酸镁的方法，包括：将含镁废水、碱性溶液加入碳酸根
‑
碳酸氢根缓冲溶液中控制pH值达到9.9
‑
10.9，并同时鼓入含CO2气体搅拌矿化，静置分层，烘干固化制得碳酸镁。
[0008]优选的，所述含镁废水中Mg
2+
、含CO2气体中CO2与碱性溶液中OH
‑
的摩尔比为1：1：2。
[0009]优选的，所述碱性溶液为Na基或K基中的至少一种，即所述碱性溶液可以为NaOH、KOH；
[0010]和/或，所述碱性溶液的浓度为0.5
‑
5M。
[0011]优选的，所述碳酸根
‑
碳酸氢根缓冲溶液中碳酸盐为Na基或K基中的至少一种，即所述碳酸根
‑
碳酸氢根缓冲溶液中碳酸盐可以为Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、KHCO3；
[0012]和/或，所述碳酸根
‑
碳酸氢根缓冲溶液的浓度为0.1M，即所述初始碳酸根
‑
碳酸氢根缓冲溶液可以为0.06M Na2CO3+0.04M NaHCO3、0.07M Na2CO3+0.03M NaHCO3、0.08M Na2CO3+0.02M NaHCO3、0.09M Na2CO3+0.01M NaHCO3。
[0013]优选的，所述含CO2气体中CO2浓度为20％
‑
100％，即所述含CO2气体中CO2浓度可以为20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％。
[0014]优选的，所述搅拌的速率为200
‑
400r/min，即所述搅拌的速率可以为200r/min、220r/min、240r/min、260r/min、280r/min、300r/min、320r/min、340r/min、360r/min、380r/min、400r/min，在该搅拌速率下可以使溶液充分溶解，利于矿化反应，能够在液体中生成较为均匀的碳酸镁；所述搅拌的时长为30
‑
100min，即所述搅拌的时长可以为30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min，在此搅拌时长下，经过矿化反应，可以生成大量碳酸镁且机构形貌较好。
[0015]和/或，所述矿化反应温度为20℃
‑
40℃，即所述矿化反应温度可以为20℃、25℃、30℃、40℃。
[0016]优选的，所述烘干固化的温度为50℃
‑
85℃，即所述烘干固化的温度可以为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃；
[0017]和/或，所述烘干固化的时长为4
‑
12h，即所述烘干固化的时长可以为4h、6h、8h、10h、12h。
[0018]优选的，包括以下步骤：
[0019]1)向碳酸根
‑
碳酸氢根缓冲溶液中滴加含镁废水、碱性溶液，同时鼓入含CO2气体，随后持续搅拌30
‑
100min进行矿化反应，制得矿化后的混合溶液；
[0020]2)将步骤1)制得的矿化后的混合溶液静置分层，取出下层沉淀浆液；
[0021]3)将步骤2)制得的下层沉淀浆液放置于模具中，烘干固化，制得碳酸镁。
[0022]本专利技术还提供一种碳酸镁，其由上述的一种含镁废水直接CO2矿化制备碳酸镁的方法制备得到。
[0023]本专利技术所述含镁废水、碱性溶液和含CO2气体的加入速率根据反应器溶剂、浓度和反应时间进行调整，以使其能够满足n[Mg
2+
]：n[CO2]：n[OH
‑
]＝1:1:2的反应摩尔比，加入量过低，则会造成产物量减少，通入量若过高，则会造成浪费。
[0024]本专利技术还提供一种碳酸镁在制备固碳镁基建材中的应用。
[0025]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0026]1.一种含镁废水直接CO2矿化制备碳酸镁的方法，包括：将含镁废水、碱性溶液加入碳酸根
‑
碳酸氢根缓冲溶液中控制pH值达到9.9
‑
10.9，并同时鼓入含CO2气体搅拌矿化，静置分层，烘干固化制得碳酸镁。本专利技术通过在特定pH条件下控制Mg
2+
、CO2、OH
‑
摩尔比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含镁废水直接CO2矿化制备碳酸镁的方法，其特征在于，包括：将含镁废水、碱性溶液加入碳酸根
‑
碳酸氢根缓冲溶液中控制pH值达到9.9
‑
10.9，并同时鼓入含CO2气体搅拌矿化，静置分层，烘干固化制得碳酸镁。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含镁废水中Mg
2+
、含CO2气体中CO2与碱性溶液中OH
‑
的摩尔比为1：1：2。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述碱性溶液为Na基或K基中的至少一种；和/或，所述碱性溶液的浓度为0.5
‑
5M。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，所述碳酸根
‑
碳酸氢根缓冲溶液中碳酸盐为Na基或K基中的至少一种；和/或，所述碳酸根
‑
碳酸氢根缓冲溶液的浓度为0.1M。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，所述含CO2气体中CO2浓度为20％
‑
100％。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：房晶瑞，曲齐齐，石信超，陈阁，马腾坤，刘姚君，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：