一种高浓度氢氧化钙触变浆体及其制备方法

本发明涉及废水处理领域，特别涉及一种高浓度氢氧化钙触变浆体及其制备方法。

背景技术：

1、氢氧化钙广泛用于酸性废水中和、重金属去除等领域。传统石灰乳通常固含量较低（一般低于20%），存在运输成本高、沉降快、分层严重等问题。

2、当提高氢氧化钙浓度至30%以上时，由于颗粒密度较大且粒径处于微米级，体系极易发生团聚与沉降，导致分层严重，难以满足工业连续投加要求。

3、现有技术通常采用有机分散剂或增稠剂改善体系稳定性，但在强碱条件下稳定性不足，且难以在40%左右高固含条件下实现长期稳定悬浮。

4、经检索，现有技术中已有涉及氢氧化钙浆体制备、触变体系构建及纳米二氧化硅应用的相关报道，但其技术方案与应用目的与本发明存在本质区别：

5、专利cn117486506a公开了一种高钙含量液体石灰的制备方法，采用两步消化法并添加蔗糖、葡萄糖等多羟基化合物作为稳定剂，以提高氢氧化钙含量并降低粘度。该技术的稳定机制依赖于有机小分子添加剂的分散作用，而非通过无机纳米颗粒构建三维网络结构，且未赋予浆体触变性能。

6、专利cn121537609a公开了一种慢回弹聚氨酯组合材料，通过stg与纳米二氧化硅原位聚合构建化学-物理协同增强的三维网络结构。该技术的基体为有机高分子聚氨酯，作用机理为化学键合增强力学性能，与本发明涉及的氢氧化钙无机浆体体系及氢键吸附机理存在本质不同。

7、专利cn115029045a公开了一种海洋环境复合材料的表面缺陷修整材料，采用有机膨润土和纳米气相二氧化硅复配的触变体系。该技术的触变网络构建于环氧树脂有机连续相中，用于涂层材料的刮涂修整，而非氢氧化钙颗粒悬浮体系的稳定分散。

8、专利cn121271086a公开了一种环保型耐蒸煮液体包装用cpp薄膜，通过马来酸酐接枝聚丙烯与氨基修饰纳米二氧化硅形成酰胺键构建三维网络结构。该技术的基体为聚丙烯塑料，作用为提升薄膜的耐蒸煮性能，与本发明的高浓度氢氧化钙浆体稳定化技术领域不同。

9、专利cn102432250a公开了一种高密实度的真空灌浆水泥浆体，通过在缓凝水泥浆体中加入有机触变剂制备触变浆体。该技术的触变机制依赖于有机触变剂，基体为硅酸盐水泥浆体，应用领域为建筑灌浆，而非废水处理中的氢氧化钙浆体稳定化。

10、综上所述，现有技术中未见在氧化钙消化过程中引入纳米二氧化硅、通过原位吸附构建三维网络结构，以解决高浓度氢氧化钙浆体沉降问题的技术方案。因此，亟需开发一种新的结构稳定机制，以解决高浓度氢氧化钙体系易沉降的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高浓度氢氧化钙触变浆体及其制备方法，通过在氧化钙消化过程中引入纳米二氧化硅，实现原位构建三维网络结构，从而显著提高浆体稳定性。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高浓度氢氧化钙触变浆体的制备方法，包括如下步骤：

3、s1、将纳米二氧化硅加入水中进行分散；

4、其中，所述纳米二氧化硅粒径为10～100nm，比表面积为100～300m²/g，添加量为水质量的0.8～2.0%；

5、s2、在搅拌条件下向分散液中加入氧化钙，所述水与氧化钙的质量比为1.4～2.9:1；

6、s3、控制温度为20～40℃，进行消化反应10～60 min，生成氢氧化钙；

7、s4、在消化反应过程中，纳米二氧化硅通过表面硅醇基与氢氧化钙颗粒表面的羟基形成氢键作用，原位吸附于氢氧化钙颗粒表面及颗粒间隙，并构建三维网络结构；

8、s5、经高剪切处理后得到高浓度氢氧化钙触变浆体，其中氢氧化钙的质量分数为35%～40%。

9、作为一种优选的技术方案，步骤s1中采用高剪切分散，转速为1000～5000 rpm，分散时间为5～20 min。

10、作为一种优选的技术方案，步骤s2中所述氧化钙采用分批加入方式。

11、作为一种优选的技术方案，步骤s3中消化反应时间为20～40 min。

12、作为一种优选的技术方案，步骤s5中高剪切处理转速为2000～5000 rpm，时间为5～30 min。

13、本发明还提供一种高浓度氢氧化钙触变浆体，由上述任一项方法制备得到，所述浆体中含有氢氧化钙颗粒及吸附于其表面和颗粒间隙的纳米二氧化硅，纳米二氧化硅与氢氧化钙颗粒通过氢键作用形成三维网络结构。

14、优选的，所述浆体在25℃静置4h后，上清液高度不超过总高度的5%。

15、优选的，所述浆体具有触变性能，在25℃、10rpm转速下初始粘度为800～1200mpa·s，经100rpm剪切5min后，静置恢复5min时的触变恢复率≥85%。

16、优选的，所述浆体在剪切速率0.1 s⁻¹与100 s⁻¹下的表观粘度比值≥3.0，表现出剪切变稀特性。

17、本发明的有益效果是：与未添加纳米二氧化硅的体系相比，本发明高浓度氢氧化钙体系在静置24小时后上清液高度显著降低，表明纳米二氧化硅有效抑制了氢氧化钙颗粒的沉降；该高浓度氢氧化钙体系具有良好触变性能，便于泵送，体系以无机组分为主，环保性好。

1.一种高浓度氢氧化钙触变浆体及其制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中采用高剪切分散，转速为1000～5000 rpm，分散时间为5～20min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中所述氧化钙采用分批加入方式。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s3中消化反应时间为10～60 min。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s5中高剪切处理转速为2000～5000rpm，时间为5～30min。

6.根据权利要求1所述的一种高浓度氢氧化钙触变浆体，其特征在于，由权利要求1～5任一项所述方法制备得到，所述浆体中含有氢氧化钙颗粒及吸附于其表面和颗粒间隙的纳米二氧化硅，纳米二氧化硅与氢氧化钙颗粒通过氢键作用形成三维网络结构。

7.根据权利要求6所述的浆体，其特征在于，所述浆体在25℃静置4h后，上清液高度不超过总高度的5%。

8.根据权利要求7所述的浆体，其特征在于，所述浆体具有触变性能，在25℃、10rpm转速下初始粘度为800～1200mpa·s，经100 rpm剪切5min后，静置恢复5min时的触变恢复率≥85%。

9.根据权利要求7所述的浆体，其特征在于，所述浆体在剪切速率0.1s⁻¹与100s⁻¹下的表观粘度比值≥3.0，表现出剪切变稀特性。

10.权利要求7～9任一项所述浆体在废水处理中的应用，其特征在于，所述浆体用于酸性废水的中和处理、含重金属废水的净化处理，或作为连续自动投加系统中的中和药剂。

11.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述废水为酸性废水或含重金属废水。