目前，我國面臨的環(huán)境問題很嚴(yán)峻，其中重金屬污染日趨嚴(yán)重。對此，可從兩方面著手研究，一是改進(jìn)工藝，減少排污量，二是對廢液進(jìn)行無害化處理。
消石灰Ca（OH）2沉淀是主要的無害化處理方式，但是會伴有pH值高、沉渣含水率高、過濾困難等現(xiàn)象。使用更廉價的礦物材料進(jìn)行處理，避免這些問題，具有重要的實踐意義。
用方解石來沉淀凈化大部分金屬鹽廢液，是否可行呢？
方解石是最常見的天然碳酸鈣礦物，可考慮用方解石來沉淀凈化大部分金屬鹽廢液，但其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在自然狀態(tài)下，只能對金屬離子產(chǎn)生表面化學(xué)吸附的作用，單位處理量很低，因此需要活化手段提高其反應(yīng)活性，使之與金屬離子之間發(fā)生類似Ca（OH）2的摩爾當(dāng)量的化學(xué)反應(yīng)。
武漢理工大學(xué)張其武教授課題組利用行星式球磨機(jī)對方解石進(jìn)行研磨活化，研究了在研磨過程中方解石與不同的重金屬硫酸鹽之間的化學(xué)反應(yīng)，具體包括鐵（Fe）、鋅（Zn）、銅（Cu）、鎳（Ni）和鎘（Cd）的二價硫酸鹽。
根據(jù)反應(yīng)特征和機(jī)理，在金屬離子的相互分離、多重金屬離子的共沉淀凈化、合成緩釋性微肥等方面做了較深入的研究。
活化碳酸鈣在金屬分離中的應(yīng)用
采用機(jī)械力化學(xué)法對碳酸鈣進(jìn)行活化，可通過控制活化條件來控制沉淀金屬離子的速度。
研究表明：銅、鐵、鉛金屬離子比較容易形成相應(yīng)的沉淀，而鎳、錳、鎘則不容易沉淀，基于這種沉淀速度的差異，完全具有分離銅（或鐵，或鉛）與鎳，錳，鎘及其混合物的可行性。
通過活化碳酸鹽礦物，硅酸鹽礦物等來實現(xiàn)其它金屬離子之間的反應(yīng)差異，進(jìn)而達(dá)到相互分離的目的，包括鐵和其它金屬的分離，鋅鎘的相互分離等，一方面提供金屬元素間的分離新工藝，另一方面也為這些非金屬礦物開拓了新的利用途徑。
這樣把污水處理環(huán)境問題就轉(zhuǎn)換成一個二次資源回收的新工藝，帶來的附加值能提高工藝的經(jīng)濟(jì)價值，而有很高的實用性。
活化碳酸鈣在合成緩釋肥料中的應(yīng)用
將七水硫酸亞鐵和碳酸鈣共同研磨，所得研磨樣品中的Fe養(yǎng)分很容易溶解在檸檬酸溶液中，同時幾乎不溶于水。
在水溶液中具有低溶解度，這樣有利于保持肥效，不會伴隨雨水流失，而在弱酸溶液中很容易溶解則有利于植物根部對養(yǎng)分的吸收。
因此，機(jī)械力研磨碳酸鈣與七水硫酸亞鐵，合成的產(chǎn)品可以作為一種很有效緩釋鐵肥。
活化碳酸鈣在重金屬離子凈化中的應(yīng)用
使用相同鈣量的活化碳酸鈣與Ca（OH）2沉淀同種組分的重金屬離子，由碳酸鈣生成的難溶產(chǎn)物比Ca（OH）2吸收更少的水。
因此，通過碳酸鈣法，不但可以達(dá)到穩(wěn)定重金屬離子的效果，而且金屬穩(wěn)定化后所形成的沉渣含水率相比于傳統(tǒng)的堿中和法低很多，為沉渣的后續(xù)處理減少了很大成本。通過使用具有強(qiáng)壓力的工業(yè)設(shè)備，污泥中的低水含量可能進(jìn)一步降低。
此外，經(jīng)碳酸鈣處理后的廢液pH最后穩(wěn)定在6-7.5之間，而使用Ca（OH）2處理后的廢液pH一般在9-11，顯然使用Ca（OH）2處理完廢液中的重金屬離子后，需要進(jìn)行過濾沉渣后用酸中和pH，而使用碳酸鈣沒有這個問題。
另外，以碳酸鈣為載體，協(xié)同有關(guān)金屬離子后，再來處理磷酸根，砷酸根等陰離子也非常有效，幾乎在摩爾比附近或少許過量的使用條件下，簡單獲得99%以上的去除率，效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通常報道的吸附劑的容量。
總之碳酸鈣的化學(xué)性質(zhì)在比較穩(wěn)定的背景下，經(jīng)過活化處理或同其它成分協(xié)同使用，呈現(xiàn)了獨到的治理污水的性質(zhì)。
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 張其武 教授
工學(xué)博士，武漢理工大學(xué)博士生導(dǎo)師，湖北“百人計劃”特聘專家，一直從事于與環(huán)境有關(guān)的基礎(chǔ)研究，涉及資源回收利用、有害固體廢物無害化處理、生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換工藝開發(fā)、環(huán)境材料化學(xué)等與環(huán)境關(guān)聯(lián)的研究。代表性成果有資源回收、PCB等無害化分解、氫氣制造、氧化鈦的低溫攙雜等......
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