反渗透浓盐水中高活性碱土金属氧化物（CaO和MgO）的回收：动力学、平衡、成本效益与能耗分析

针对反渗透(RO)浓盐水处理难题，研究人员创新性地采用草酸(C2 H2 O4 )和氢氧化钠(NaOH)分步沉淀法选择性回收Ca2+ 和Mg2+ ，获得纯度达97.5%的CaC2 O4 ·H2 O和97%的Mg(OH)2 ，经煅烧制得高活性CaO（10.4 m2 /g）和MgO（58.3 m2 /g）。该研究为海水淡化废水资源化提供新策略，兼具环境与经济效益。

　　

随着全球淡水需求激增，海水淡化技术成为解决水资源短缺的关键手段，但由此产生的反渗透(RO)浓盐水却成为新的环境负担。这种高盐废水含有比海水高45%的Ca²⁺
和Mg²⁺
，直接排放会破坏海洋生态平衡。传统处理方法不仅成本高昂，还浪费了其中宝贵的碱土金属资源。如何实现RO浓盐水的资源化利用，同时缓解环境压力，成为当前研究的重要挑战。

针对这一难题，摩洛哥研究团队在《Waste Management Bulletin》发表论文，提出了一种创新性的两步沉淀法。该方法通过草酸选择性沉淀钙和氢氧化钠沉淀镁，成功从RO浓盐水中回收高活性CaO和MgO。研究采用Pitzer-PhreeqCI3模型模拟沉淀行为，结合XRD、TG/DTA、FESEM等技术对产物进行表征，最终获得比表面积分别达10.4 m²
/g和58.3 m²
/g的高活性氧化物，生产成本较传统方法更具竞争力。

关键技术包括：1) 分步沉淀法控制C₂
H₂
O₄
/Ca²⁺
=2和NaOH/Mg²⁺
=3的摩尔比；2) 使用Pitzer模型理论模拟沉淀行为；3) 900°C和500°C煅烧工艺；4) BET比表面积分析和酸反应活性测试。

钙镁回收动力学
研究发现草酸在pH 1.76、摩尔比2时，Ca²⁺
回收率达97.5%，且通过理论模拟证实酸性条件下CaC₂
O₄
·H₂
O优先沉淀。而NaOH在pH 11.3、摩尔比3时，Mg²⁺
回收率达97%，且未出现钙共沉淀。

产物表征
XRD显示沉淀产物纯度极高，FESEM观察到CaC₂
O₄
·H₂
O呈纤维状晶体，Mg(OH)₂
为片状结构。TG/DTA分析表明CaC₂
O₄
·H₂
O在750°C完全转化为CaO，而Mg(OH)₂
在440°C脱水生成MgO。

氧化物性能
煅烧后的CaO和MgO比表面积显著高于商业产品（1.6 m²
/g和18 m²
/g），酸反应活性时间分别仅需85s和42s，验证了其高反应活性。

经济性分析
每吨CaO和MgO生产成本分别为1470美元和1664美元，虽高于传统石灰石法（400美元/吨），但产品纯度和反应活性显著提升，且避免了采矿环境破坏。

该研究首次系统论证了草酸在RO浓盐水处理中的优势：相比传统碳酸盐沉淀法，其钙回收选择性提高170倍，且不引入额外阳离子污染。更重要的是，该工艺将环境治理与资源回收有机结合——处理1吨RO浓盐水可同时获得0.68kg CaO和1.77kg MgO，为海水淡化行业探索出"以废治废"的新路径。未来通过优化沉淀剂回收和热能利用，有望进一步降低生产成本，推动技术产业化应用。