【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水处理，进一步地涉及一种适用于结晶流化床的新型晶种及其制备方法和应用。
技术介绍
1、目前，流化床结晶造粒技术用于替代混凝、沉淀、脱水工艺，将废水中的可沉淀离子以结晶的方式进行去除，适用于高硬度、含重金属、含氟等类型废水，在工业循环水领域具有广泛的应用。尤其是煤化工行业高盐废水(冷却循环水排水、ro浓水等)进行深度处理和零排放时，其水质特点是硬度和盐分很高，约1800－2200mg/l，一般采用化学法进行软化预处理。而流化床结晶造粒技术是采用流态化原理强化结晶过程的一种技术，通过预先添加结晶载体(晶种)，再通过向水中投加化学药剂，使得水中的钙离子发生化学反应生成碳酸钙晶体，附着在预先投加的载体(晶种)表面，进而将水中硬度降低，当结晶体粒径达到一定程度后排出。相较于传统的化学沉淀法，该方法的优点包括：钙离子硬度去除率相对较高，出水水质稳定；药剂单一，可精准投加实现药剂减量，且不产生化学污泥和其他副产物；可满足高负荷、大流量的工况，且占地较小；过程中不产生清洗废液，无废水回流，从而避免了额外的系统处理负荷；生成的碳酸钙颗粒可作为脱硫剂等产品回收利用。
2、目前市面上的结晶流化床工艺多以反应器的优化、布水与布药结构优化以及控制系统为核心，而忽视了晶种在反应体系中的作用。结晶流化床的工业应用中使用的晶种多是通过研磨、筛分制得的工业粗产品晶体，如石英砂、方解石、白云石、磷灰石等。这种工业粗品晶体虽然较易获得，但是通常含有一定的杂质，导致产品杂质含量高，而且杂质可能诱导二次成核，产生针状、片状等晶型。此外，晶种制备
3、除了对晶种选型以外，从结晶原理的角度出发，在结晶工艺中，溶质在过饱和度推动力的作用下，开始形成微晶核，并向已成型晶核运动，并在其表面有序堆积，使晶核不断长大形成晶体。而所得晶体产品的粒度及其分布，主要取决于晶核生成速率和晶体生长速率，以及晶体在反应器中的平均停留时间。在高过饱和度的溶液中，晶核生成速率较高，主要用来生成新的晶核，由其产生的晶体颗粒参差不齐，晶体细小，甚至呈无定形。在低过饱和度的溶液中，晶体生长速率与晶核生成速率的比值较大，因而所得晶体粒度较大，晶体形状较为完整。额外投加的晶种的作用与已成型晶核的作用类似，可以提高晶体的生长速率，但是却无法抑制晶核在水体中的生成速率。
4、因此，结晶流化床一般控制过饱和度在相对较低的区间内，使得晶核生成速度远远小于晶体的成长速度，可获得形状均匀、粒度较为统一的晶体。但是这也造成了结晶速率较慢的情况，可能导致反应器内结垢而产生的一系列问题。目前该问题也是结晶流化床在工业化应用推广中的阻碍之一。
5、中国专利cn 110550747 b提供了一种高硬度水除硬方法及装置，该方法主要通过控制加药方式将反应体系中的离子浓度积维持在较低水平，在较低的离子浓度积条件下，反应体系中的均相结晶被有效抑制，钙、镁离子与沉淀剂离子以构晶离子形式在晶种表面进行非均相表面结晶，微晶产率大幅降低，少量微晶将随循环水流重新进入结晶区充当晶种。这种方法虽然有效降低了微晶核的形成，但是只适用于总硬度低于300mg/l的废水，无法解决高硬废水的问题。
6、上述专利主要是对结晶流化床的结构设计和系统进行了优化，而忽视了对晶种的优化。中国专利cn 115159765 b提供了一种磁性诱晶材料及其制备方法与应用其除硬降浊水处理工艺。该方法通过制备一种铁酸盐型复合金属氧化物负载结垢盐类微米颗粒作为诱晶材料，在碱性条件下将其分散至沉淀反应体系中进行诱导结晶除硬反应。该工艺通过向沉淀反应体系内添加磁性诱晶材料以促进沉淀结晶、沉降迅速进行，缩短了工艺时间，而后实现诱晶材料的磁选回收。这种磁性的晶种虽然可以加速沉淀结晶和材料回收的速率，但是磁性材料在磁场干扰下，易通过磁性作用相互吸引结合，导致产生较大颗粒或结块，不利于流化反应效果，而且产生的结垢问题也会造成反应器维护成本增加。
7、因此，亟需设计一种新型晶种，以综合解决现有技术存在的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中结晶流化床除硬工艺中结晶速率慢、易形成微晶核等问题，本专利技术的目的在于提供一种适用于结晶流化床的新型晶种及其制备方法和应用，对晶种的性能和功能进行优化和改善，加快结晶速率，缩短结晶速度，在除硬过程中可将晶核有效固定在晶种表面，避免在水体中形成微晶核，减少结垢，加快结晶的启动速度，而且该新型晶种的制备方法简单，性能稳定；经测试，将本专利技术制备的新型晶种投入结晶流化床反应器中进行除硬过程，其硬度去除率可达85％－95％。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种适用于结晶流化床的新型晶种，其特征在于，所述新型晶种由固体混合物、强碱和粘接剂组成，所述固体混合物包括如下质量比的组分：含钙组分：含硅组分：含铝组分＝1：(0.45－0.65)：(0.15－0.35)；所述固体混合物与所述强碱和所述粘接剂的混合溶液的质量比为1：(0.32－0.56)。
4、在一些实施方式中，所述含钙组分为氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙或硅酸钙中的一种或几种；所述含硅组分为二氧化硅、硅酸钠或硅酸钙中的一种或几种；所述含铝组分为氧化铝、硫酸铝或偏铝酸钠中的一种或几种。
5、在一些实施方式中，所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或几种；所述粘结剂为硅酸钠液体或磷酸铝液体中的一种或几种。
6、本专利技术还提供了上述的新型晶种的制备方法，包括如下步骤：
7、s1、按照所述新型晶种的组分配比量取各组分，将所述含钙组分、所述含硅组分和所述含铝组分干燥筛分后进行混合，得到固体混合物；
8、s2、将所述强碱溶于水形成强碱溶液，加入所述粘接剂均匀混合形成混合溶液，将所述固体混合物与所述混合溶液混合，搅拌均匀得到浆料；
9、s3、将所述浆料装入固定模具中进行陈化，直至完全硬化得到固体样品；
10、s4、将所述固体样品脱模后放入烘箱中进行保温活化；
11、s5、将所述活化后的所述固体样品进行破碎、筛分、洗涤、干燥后，得到所述新型晶种。
12、在一些实施方式中，所述步骤s2中，所述强碱溶液的浓度为25％－40％vol。
13、在一些实施方式中，所述步骤s2中，所述搅拌的时间为10－20min；所述步骤s3中，所述陈化的时间为12－24h，所述陈化的温度为常温；所述步骤s4中，所述活化的温度为100－150℃，所述活化的时间为1－3天。
14、在一些实施方式中，所述步骤s5中，所述破碎后的所述固体样品的粒径大小为0.01－5mm；所述筛分后的所述固本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于结晶流化床的新型晶种，其特征在于，所述新型晶种由固体混合物、强碱和粘接剂组成，
2.根据权利要求1所述的新型晶种，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的新型晶种，其特征在于，
4.如权利要求1－3任一所述的一种适用于结晶流化床的新型晶种的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
9.一种适用于结晶流化床的新型晶种的应用，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种适用于结晶流化床的新型晶种，其特征在于，所述新型晶种由固体混合物、强碱和粘接剂组成，
2.根据权利要求1所述的新型晶种，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的新型晶种，其特征在于，
4.如权利要求1－3任一所述的一种适用于结晶流化床的新型晶种的制备方法，其特征在于，包括如...
【专利技术属性】
技术研发人员：史谷雨，汤雨林，张文军，唐宁宁，
申请(专利权)人：上海蓝科石化环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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