一种以河沙为原料软化硬水的方法技术

本发明专利技术公开了一种以河沙为原料软化硬水的方法，该方法包括以下步骤：以河沙为原料制备硅酸钠，以硅酸钠为原料制备多孔ＳｉＯ↓［２］，用棕榈酸溶液对多孔ＳｉＯ↓［２］进行改性，以及改性后的多孔ＳｉＯ↓［２］用于硬水的软化。本发明专利技术采用廉价的河沙制备多孔ＳｉＯ↓［２］，原料来源广，并且改性后的多孔ＳｉＯ↓［２］可再生，生产成本低廉；制备的多孔ＳｉＯ↓［２］孔径小，具有很强的吸附能力，对硬水的软化能力强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环保领域，具体地说，本专利技术涉及。
技术介绍
我国是一个水资源缺乏国家，虽然海洋面积辽阔，但因海水的盐度太高，部分地区 的地下水中还有较高浓度的钙、镁等离子，即所通称的"硬水"。"硬水"虽不会对生命造成直接危害，但是会给生活带来很多麻烦。这种水在家庭使 用时，不能使肥皂产生泡沫，还会在所洗涤的衣物上沉淀一层水垢；在烧开水时会在壶 底和热水瓶底部渐渐地结上一层坚硬的白色水垢；如果这种硬水使用在锅炉或蒸汽机车 上，会在锅炉底部和管道壁上形成一层硫酸钙、碳酸镁、氢氧化镁的"硬垢"，或一层碳 酸钙的软垢，因而使管壁过热变形，导致锅炉和管道发生爆炸的危险。居民长期饮用硬 水，会带来不良后果，如易导致得胆结石、肾结石疾病等。据云南结石病调查系列报道 显示，该省玉溪峨山的"结石村"就因长期饮用含有水中的钙、镁等物质"硬水"所致。对于"硬水"软化处理，目前工业上硬水软化的方法主要有沉淀法、软水剂、离子交换 法、电渗析法、磁化法，这些方法能有效降低硬度，但均具有成本高的缺点，不宜普遍应用。多孔物质(如活性炭、二氧化硅等)，尤其是多孔二氧化硅在热学、声学、龟学、生物 制药等方面所表现出来的特殊性能，使得它有很好的应用前景，得到世界各国科学家的 青睐。利用多孔二氧化硅来软化硬水和净化污水具有可行性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该方法原料低廉，效果显著， 使用成本很低。为了实现上述目的，本专利技术采取了以下技术方案 ，包括以下步骤A. 准备硅酸钠将洗净的河沙研磨成细粉，用过量的8-10mol/L氢氧化钠溶液浸泡一天，110土5。C恒 温加热搅拌4士0.5小时，河沙细粉被软化成糊状，得到硅酸钠溶液；B. 制备多孔Si02将步骤A硅酸钠溶液用水稀释1倍后，按体积比0.8-1.2: l与预处理后的强酸性阳离 子交换树脂进行离子交换，常温下搅拌40-60min，得到pH2 3的硅酸水溶液；取硅酸水溶液上清，加入体积百分比为8%-12%的氨水溶液至硅酸水溶液上清粘度增 大至块状，凝固得到凝胶；将凝胶与丁醇等体积混合，加热，去除共沸物，即得到粉状的 多孔二氧化硅；C.多孔Si02的改性处理与硬水软化用体积比为0.8-1.2: 1的无水乙醇水溶液配制棕榈酸饱和溶液，将步骤B制备的多孔 Si02浸泡于棕榈酸饱和溶液l-2小时后过滤，取滤渣恒温烘干，制得改性多孔Si02;用改性多孔Si02填充柱子，往柱子里加入水样过滤，过滤后的水即为软化后的硬水， 改性多孔Si02再生后重新用于软化硬水。优选的，所述步骤B强酸性阳离子交换树脂为强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。 所述步骤B强酸性阳离子交换树脂预处理的步骤为将树脂置于3倍体积的饱和食 盐水中浸泡18 20小时后，放尽食盐水，用清水漂洗树脂至排出水不带黄色；再将树脂 置于3倍体积的5wt%NaOH溶液中浸泡2 4小时，放尽碱液后，冲洗树脂直至排出水接 近中性。'优选地，所述步骤B强酸性阳离子交换树脂于使用后，先按体积比l: l的比例浸泡 于10%的盐酸溶液1-2小时，后按体积比l: 1的比例浸泡于清水中1 2小时，即可循环 使用。所述步骤C硬水软化后的改性多孔Si02的再生方法为将使用过的改性多孔Si02置 于2wt。/。的EDTA水溶液搅拌30土5min，并经清水浸泡和冲洗后过滤，干燥，即得到再生的多孔Si02。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果1. 采用廉价的河沙制备多孔Si02，原料来源广，就地取材可减少石英沙制备水玻璃的地 域限制，减小了运输成本，以此来降低生产成本；2. 制备过程选用较为温和的反应条件，过程中不用高温、高压，因而有利于工业化生产；3. 制备出来多孔Si02具有连续网络结构、孔径分布和孔径大小较为均匀，部分孔径己达 到纳米级，具有很强的吸附能力；4. 经过改性后的多孔Si02对溶解在水中的钙、镁离子吸附力强，效果明显；可利用这种多孔材料作为硬水的过滤材料，有效地对硬水进行软化，对污水进行过滤净化；5.改性的多孔Si02吸附后易脱附，可以利用一些简单的办法即可使其再生，降低了使 用成本。附图说明图1是本专利技术得到的改性多孔Si02的扫描电镜图(A: X20000倍；B: X60000倍；C-X 120000倍)；图2是市售二氧化硅的扫描电镜图(300目，A: X10000倍；B: X80000倍)；图3是本专利技术以硅酸钠为原料制备多孔Si02的流程示意图。具体实施例方式以下通过具体实施例来对专利技术作进一步地说明。 实施例l:以河沙为原料软化硬水的方法 包括以下步骤1. 河沙为原料制备硅酸钠 (1)河沙预处理取10g已经收集回来的河沙，将其置于研钵中捣碎，用清水冲洗，得到白色小颗粒状的 河沙，并将它转移至100ml的烧杯中备用。 (2)碱处理河沙采用氢氧化钠过量的方法，用浓度高的氢氧化钠溶液浸泡研磨后的河沙。取10g经研磨、 洗净的河沙于100ml烧杯中，加入40ml清水浸泡，再向烧杯中投入15g氢氧化钠，并且在ll(TC 下恒温加热搅拌4小时；河沙慢慢溶解，烧杯内的河沙慢慢地减少，溶液变成乳白糊状物。2. 以硅酸钠为原料制备多孔Si02请参阅图3所示，取步骤1中已制备的硅酸钠溶液100ml于1L的大烧杯中，用100ml 的蒸馏水稀释；将体积比约为l: 1的水玻璃的水溶液与强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂(天 津市大茂化学试剂厂生产)进行离子交换，在常温下搅拌40-60min，得到pH=2 3的硅酸水 溶液；将上层清液倒出，分装于不同的小烧杯中，用10。/。的氨水溶液慢慢调节pH值，其中不 停搅拌烧杯中的溶液，当pH值接近5时，其粘度会增大至块状，因此，过程需不断地测pH 值，待其粘度增加后，立即停止加入氨水溶液，让其凝固；将凝胶取出，用等体积的丁醇与凝胶混合，加热，去除共沸物，即得到粉状的多孔二氧化硅，为目标产物。其中，新树脂常含有溶剂、未参加聚合反应的物质和少量低聚合物，还可能吸着铁、铜、 铝等金属离子，当树脂与酸或其它溶液相接触时，上述可溶性杂质，就会转入溶液中，在使 用初期，污染出水的水质。所以，新树脂使用前要在离子交换设备中做好预处理。 预处理方法为(1) 强酸性阳离子树脂的预处理首先使饱和食盐水，取其量约等于被处理树脂体积的3倍，将树脂置于食盐溶液中浸泡18 20小时，然后放净食盐水，用清水漂洗，使排出水不带黄色。其次再用5MNaoH溶液， 其量与上相同，在其中浸泡2 4小时(或作小容量清洗)，放尽碱液后，冲洗树脂直至排出 水接近中性为止。(2) 强酸性阳离子树脂的循环使用处理方法将使用过的树脂用10%的盐酸水溶液(树脂的量与酸溶液体积比为1: l)先浸泡1-2小时， 然后用清水泡l-2次，其量要与上述相同，浸泡1 2小时。3. 多孔Si(^的改性处理与硬水软化用无水乙醇水溶液(V: V=l: l)配制含棕榈酸(天津市大茂化学试剂厂生产)的饱和溶液， 浸泡多孔&02约1小时，然后过滤，取滤渣置于恒温烘箱中烘干，制得改性多孔Si02。用处理过的多孔硅胶装填充柱，然后过滤水，水中的钙、镁离子可以与棕榈酸形成沉淀 物，吸附于硅胶表面，达到去除钙、镁离子的目的。4. 多孔SK^的再生处理(1) 改性吸附型硅胶的再生处理原理经过多次吸附硬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以河沙为原料软化硬水的方法，其特征在于：包括以下步骤：　Ａ．准备硅酸钠　将洗净的河沙研磨成细粉，用过量的８－１０ｍｏｌ／Ｌ　ＮａＯＨ溶液浸泡一天，１１０±５℃恒温加热搅拌４±０．５小时，河沙细粉被软化成糊状，得到硅酸钠溶液 ；　Ｂ．制备多孔ＳｉＯ↓［２］　将步骤Ａ硅酸钠溶液用水稀释１倍后，按体积比０．８－１．２∶１与预处理后的强酸性阳离子交换树脂进行离子交换，常温下搅拌４０－６０ｍｉｎ，得到ｐＨ２～３的硅酸水溶液；　取硅酸水溶液上清，加入体积 百分比为８％－１２％的氨水溶液至硅酸水溶液上清粘度增大至块状，凝固得到凝胶；将凝胶与丁醇等体积混合，加热，去除共沸物，即得到粉状的多孔二氧化硅；　Ｃ．多孔ＳｉＯ↓［２］的改性处理与硬水软化　用体积比为０．８－１．２∶１的无水乙醇 水溶液配制棕榈酸饱和溶液，将步骤Ｂ制备的多孔ＳｉＯ↓［２］浸泡于棕榈酸饱和溶液１－２小时后过滤，取滤渣恒温烘干，制得改性多孔ＳｉＯ↓［２］；　用改性多孔ＳｉＯ↓［２］填充柱子，往柱子里加入水样过滤，过滤后的水即为软化后的硬水，改性多孔 ＳｉＯ↓［２］再生后重新用于软化硬水。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴帅，黄柏树，刘忠毅，
申请(专利权)人：吴帅，黄柏树，刘忠毅，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]