[发明专利]一种以河沙为原料软化硬水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保领域，具体地说，本发明涉及一种以河沙为原料软化硬水的方法。 

背景技术

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、电学、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。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种以河沙为原料软化硬水的方法，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，本发明采取了以下技术方案： 

一种以河沙为原料软化硬水的方法，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±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SiO₂

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； 

取硅酸水溶液上层清液，加入体积百分比为8％-12％的氨水溶液至硅酸水溶液上层清液粘度增大至块状，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SiO₂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SiO₂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SiO₂； 

用改性多孔SiO₂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SiO₂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1∶1的比例浸泡于10％的盐酸溶液1-2小时，后按体积比1∶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SiO₂的再生方法为：将使用过的改性多孔SiO₂置于2wt％的EDTA水溶液搅拌30±5min，并经清水浸泡和冲洗后过滤，干燥，即得到再生的多孔SiO₂。 

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 

1.采用廉价的河沙制备多孔SiO₂，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SiO₂具有连续网络结构、孔径分布和孔径大小较为均匀，部分孔径已达到纳米级，具有很强的吸附能力；