CN105622028B - 一种有机—无机复合多孔污水处理材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机—无机复合多孔污水处理材料及其制备方法，该有机—无机复合多孔污水处理材料以水硬性胶凝材料，骨料为基本骨架，将大孔树脂、粘土、农林废弃物均匀分散其中，利用粘土吸水自膨胀、大孔树脂的多孔化、农林废弃物的吸附性，使得到的污水处理材料比表面积大、多孔径、连通孔以及强吸附性的特性，本发明制备的有机—无机复合多孔污水处理材料具有高吸附容量、高吸附性，可解决现有污水处理材料对成分复杂的污水处理效果不佳、对环境污染等问题，其制备工艺简单，低成本，具有市场应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机—无机复合多孔污水处理材料及其制备方法，属于污水处理材料领域。
背景技术
水资源的污染以及污水的排放是近年来亟待解决的全球性环保问题。由此引发藻类突然大量增殖，致使水中的含氧量迅速下降，造成鱼类死亡，水体发臭等严重后果。目前我国年用水总量已突破6000亿立方米，人均水资源量只有2100立方米，仅为世界人均水平的28%。全国年平均缺水量500多亿立方米，三分之二的城市缺水，北方有9个省市人均占水量还不到500立方米，远不到国际规定的最低标准(1000立方米)，被列为世界贫水国之一。而随着社会经济的快速发展，目前我国污水量已经达到820亿吨，年增长为20亿吨，每天污水排放量达到2亿吨。由于水污染控制的相对滞后，受污染的水体逐年增长，加剧了水资源的短缺。而中国迅速进行的工业化、城市化，不可避免地会加快水污染速度。其中绝大部分污水未经有效处理而排人江河湖海。全国90％以上的城市水域受到不同程度的污染，近50%的重点城镇的集中饮用水不符合取水标难。因此，水污染控制领域迫切需要解决，将具有重要的环保意义。
公开号为104891599A的专利公开了一种污水处理材料，其由以下重量份数的原料制成：大豆蛋白6-14份，空心玻璃微珠3-10份，膨润土4-9份，石膏粉3-9份，氧化钙6-14份，羧甲基纤维素钠3-10份，聚氧乙烯单硬脂酸丙二醇酯2.5-8份，木质素磺酸钠3-10份，三氧化二铝2-9份，单宁1-5份，硅酸钠3-12份，二甲基硅油1.5-5份，磷酸二氢钠6-11份，座壳孢粉末1-3份。本发明的有益效果是：本发明的污水处理材料，能够很好的凝固废水中的颗粒物，同时能够还原金属离子，可多重处理污水，此发明用于污水中金属离子的处理，容易使膨润土凝聚和聚结，因此污水处理效果不佳，吸附性不足，成本较高。公开号为102424484A的专利公开了一种污水处理材料，以成本较低的硫作为自养源，利用生物自养反硝化原理对污水进行脱氮处理，能有效地去除水中的硝态氮，其特征在于：所述污水处理材料是以硫和石灰石为主要成分，添加微生物生长所需要的微量元素，经过反应后生成的淡黄色硬块物质；其有益效果为：不需要处理残留的有机物，运行成本费用较低，操作简单，便于管理，原料损耗少，是一种经济、简单的污水处理材料，此发明利用微生物对污水处理，培养周期长，成本高。针对上述专利对污水处理效果不佳，吸附性不足，成本高等的问题。以此提出一种有机—无机复合多孔径污水处理材料及其制备方法。
发明内容
针对以上问题本发明提供一种有机—无机复合多孔污水处理材料及其制备方法，准确的说是以水硬性胶凝材料和骨料为基本骨架，添加大孔树脂、粘土、农林废弃物制备出具有高吸附容量、高吸附性污水处理材料。主要应用于工业或生活中对污水的处理，可解决现有污水处理材料对成分复杂的污水处理效果不佳、对环境污染等问题。
一种有机—无机复合多孔污水处理材料，其特征在于：由包括下列重量份的原料制成：
水硬性胶凝材料40~50重量份，
骨料80~90重量份，
大孔吸附树脂10~20重量份，
胶黏剂3~6重量份，
纤维质材料2~6重量份，
农林废弃物2~5重量份，
粘土矿物8~10重量份，
助剂2~3份；
其中所述的水硬性胶凝材料为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的至少一种；所述的骨料为卵石、碎石、废渣中的至少一种，其粒径为3~8mm；所述的大孔吸附树脂为D-101型大孔吸附树脂、DA-201型大孔吸附树脂、HPD-100型大孔吸附树脂、H-103型大孔吸附树脂中的至少一种；所述的胶黏剂为丁苯橡胶、丁基橡胶中的一种；所述的纤维质材料为木质纤维、聚氯乙烯纤维、聚偏氟乙烯纤维、聚乙烯醇纤维中的至少一种；所述农林废弃物为甘蔗渣、稻草、玉米芯、花生壳中的至少一种，其长径比大于60；所述粘土矿物为膨润土、蒙脱土、海泡石、凹凸棒石、麦饭石、天然沸石中的至少一种，并在涡旋气流细化机中细化至20~30μm；所述助剂包括缓凝减水剂、膨胀剂、表面活化剂、分散剂，其中缓凝减水剂选用糖钙、木钙、木钠中的一种，重量份为0.5~0.8份；膨胀剂选用硫铝酸钙类、氧化镁类、氧化钙类中的一种，重量份为0.4~0.6份；表面活化剂为硬脂酸钙，重量份为0.3~0.5份；分散剂选用六偏磷酸钠、硼砂、三聚磷酸钠中的至少一种，重量份为0.8~1.1份。
具体制作步骤以下：
(1) 将10~20重量份大孔吸附树脂加入到反应罐中，用95%乙醇浸泡5~10分钟，再用氢氧化钠、盐酸洗涤3~5分钟至中性备用；
(2) 将8~10重量份粘土矿物经5%的盐酸预处理后加入到高温反应器中，在150~200℃下加入0.3~0.5重量份表面活化剂、0.8~1.1重量份分散剂焙烧30~40分钟备用；
(3) 将水硬性胶凝材料40~50重量份，骨料80~90重量份，以及步骤(1)所得的产物，纤维质材料2~6重量份，农林废弃物2~5重量份加入到翻转式双轴桨叶混合机，桨叶转速为300~400转/分钟，翻转速度8~12转/分钟，混合8~10分钟，得到均匀的混合物；
(4) 将步骤(2)所得的产物与步骤(3)所得的混合物以及0.5~0.8重量份的缓凝减水剂，0.4~0.6重量份膨胀剂，0.3~0.5重量份表面活化剂，加入到分散混合机，温度控制在40~50℃，以800~1200转/分钟速度分散混合8~10分钟，最后导入到模具，通过找平、养护、脱模得到块状的有机—无机复合多孔污水处理材料。
本发明的基本原理是利用粘土的吸水自膨胀作用，使其污水处理材料多孔化，再利用大孔树脂、农林废弃物、粘土的强吸附性、离子交换性，得到的污水处理材料具有不同大小孔径，其孔道互相贯通，具有高吸附容量、高吸附性，可解决现有污水处理材料对成分复杂的污水处理效果不佳、对环境污染等问题，再添加纤维质材料使污水处理材料具有柔韧性，不易折断、破裂，使用寿命更加长。同时所用的原材料来源广泛，价格便宜，对环境无污染。
本发明具有以下的突出特点和有益效果：
1、本发明一种有机—无机复合多孔污水处理材料，利用大孔树脂多孔化、农林废弃物、粘土的强吸附性、离子交换性，从而具有高吸附容量、强吸附性特点。
2、本发明一种有机—无机复合多孔污水处理材料，利用黏土以及纤维质材料，使得力学性能优异，使用寿命增加。
3、本发明一种有机—无机复合多孔污水处理材料，制备工艺简单，成本低，操作性简单，且性能稳定。
具体实施方式
实施例1
(1) 将10重量份D-101型大孔吸附树脂加入到反应罐中，用95%乙醇浸泡5分钟，再用氢氧化钠、盐酸洗涤3分钟至中性备用；
(2) 将8重量份膨润土经5%的盐酸预处理后加入到高温反应器中，在150℃下加入0.3重量份硬脂酸钙、0.8重量份六偏磷酸钠焙烧30分钟备用；
(3) 将硅酸盐水泥40重量份，碎石80重量份，以及步骤(1)所得的产物，木质纤维2重量份，甘蔗渣2重量份加入到翻转式双轴桨叶混合机，桨叶转速为300转/分钟，翻转速度8转/分钟，混合8分钟，得到均匀的混合物；
(4) 将步骤(2)所得的产物与步骤(3)所得的混合物以及0.6重量份的糖钙，0.5重量份硫铝酸钙类，0.3重量份硬脂酸钙，加入到分散混合机，温度控制在40℃，以800转/分钟速度分散混合8分钟，最后导入到模具，通过找平、养护、脱模得到块状的有机—无机复合多孔污水处理材料。
实施例2
(1) 将12重量份DA-201型大孔吸附树脂加入到反应罐中，用95%乙醇浸泡5分钟，再用氢氧化钠、盐酸洗涤3分钟至中性备用；
(2) 将9重量份蒙脱土经5%的盐酸预处理后加入到高温反应器中，在160℃下加入0.35重量份硬脂酸钙、0.85重量份硼砂焙烧32分钟备用；
(3) 将铝酸盐水泥42重量份，卵石82重量份，以及步骤(1)所得的产物，聚氯乙烯纤维3重量份，稻草3重量份加入到翻转式双轴桨叶混合机，桨叶转速为320转/分钟，翻转速度9转/分钟，混合9分钟，得到均匀的混合物；
(4) 将步骤(2)所得的产物与步骤(3)所得的混合物以及0.5重量份的木钙，0.4重量份氧化镁类，0.32重量份硬脂酸钙，加入到分散混合机，温度控制在42℃，以800转/分钟速度分散混合8分钟，最后导入到模具，通过找平、养护、脱模得到块状的有机—无机复合多孔污水处理材料。
实施例3
(1) 将10重量份D-101型大孔吸附树脂加入到反应罐中，用95%乙醇浸泡5分钟，再用氢氧化钠、盐酸洗涤4分钟至中性备用；
(2) 将8重量份膨润土经5%的盐酸预处理后加入到高温反应器中，在150℃下加入0.3重量份硬脂酸钙、0.8重量份六偏磷酸钠焙烧30备用；
(3) 将硅酸盐水泥40重量份，碎石80重量份，以及步骤(1)所得的产物，木质纤维2重量份，甘蔗渣2重量份加入到翻转式双轴桨叶混合机，桨叶转速为300转/分钟，翻转速度8转/分钟，混合8分钟，得到均匀的混合物；
(4) 将步骤(2)所得的产物与步骤(3)所得的混合物以及0.5重量份的糖钙，0.4重量份硫铝酸钙类，0.3重量份硬脂酸钙，加入到分散混合机，温度控制在40℃，以800转/分钟速度分散混合8分钟，最后导入到模具，通过找平、养护、脱模得到块状的有机—无机复合多孔污水处理材料。
实施例4
(1) 将10重量份D-101型大孔吸附树脂加入到反应罐中，用95%乙醇浸泡5分钟，再用氢氧化钠、盐酸洗涤3分钟至中性备用；
(2) 将8重量份膨润土经5%的盐酸预处理后加入到高温反应器中，在150℃下加入0.3重量份硬脂酸钙、0.8重量份六偏磷酸钠焙烧30备用；
(3) 将硅酸盐水泥40重量份，碎石80重量份，以及步骤(1)所得的产物，木质纤维2重量份，甘蔗渣2重量份加入到翻转式双轴桨叶混合机，桨叶转速为300转/分钟，翻转速度8转/分钟，混合8分钟，得到均匀的混合物；
(4) 将步骤(2)所得的产物与步骤(3)所得的混合物以及0.5重量份的糖钙，0.4重量份硫铝酸钙类，0.3重量份硬脂酸钙，加入到分散混合机，温度控制在40℃，以800转/分钟速度分散混合8分钟，最后导入到模具，通过找平、养护、脱模得到块状的有机—无机复合多孔污水处理材料。
实施例5
(1) 将10重量份D-101型大孔吸附树脂加入到反应罐中，用95%乙醇浸泡6分钟，再用氢氧化钠、盐酸洗涤3分钟至中性备用；
(2) 将8重量份膨润土经5%的盐酸预处理后加入到高温反应器中，在150℃下加入0.3重量份硬脂酸钙、0.8重量份六偏磷酸钠焙烧30备用；
(3) 将硅酸盐水泥40重量份，碎石80重量份，以及步骤(1)所得的产物，木质纤维2重量份，甘蔗渣2重量份加入到翻转式双轴桨叶混合机，桨叶转速为300转/分钟，翻转速度8转/分钟，混合8分钟，得到均匀的混合物；
(4) 将步骤(2)所得的产物与步骤(3)所得的混合物以及0.5重量份的糖钙，0.4重量份硫铝酸钙类，0.3重量份硬脂酸钙，加入到分散混合机，温度控制在40℃，以800转/分钟速度分散混合8分钟，最后导入到模具，通过找平、养护、脱模得到块状的有机—无机复合多孔污水处理材料。
表一 各实施例的性能指标
| 检测项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 吸附容量/(mg/g) | 650 | 654 | 642 | 680 | 678 |
| 抗弯强度/(Mpa) | 33 | 35.2 | 37.5 | 35.8 | 36.2 |
| 透水系数/(mm/s) | 18.5 | 18.4 | 19.5 | 18.6 | 18.7 |
Claims (1)
1.一种有机—无机复合多孔污水处理材料，其特征在于：由包括下列重量份的原料制成：
水硬性胶凝材料40～50重量份，
骨料80～90重量份，
大孔吸附树脂10～20重量份，
纤维质材料2～6重量份，
农林废弃物2～5重量份，
粘土矿物8～10重量份，
助剂2～3份；
其中所述的水硬性胶凝材料为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的至少一种；所述的骨料为卵石、碎石、废渣中的至少一种，其粒径为3～8mm；所述的大孔吸附树脂为D-101型大孔吸附树脂、DA-201型大孔吸附树脂、HPD-100型大孔吸附树脂、H-103型大孔吸附树脂中的至少一种；所述的纤维质材料为木质纤维、聚氯乙烯纤维、聚偏氟乙烯纤维、聚乙烯醇纤维中的至少一种；所述农林废弃物为甘蔗渣、稻草、玉米芯、花生壳中的至少一种，其长径比大于60；所述粘土矿物为膨润土、蒙脱土、海泡石、凹凸棒石、麦饭石、天然沸石中的至少一种，并在涡旋气流细化机中细化至20～30μm；所述助剂包括缓凝减水剂、膨胀剂、表面活化剂、分散剂，其中缓凝减水剂选用糖钙、木钙、木钠中的一种，重量份为0.5～0.8份；膨胀剂选用硫铝酸钙类、氧化镁类、氧化钙类中的一种，重量份为0.4～0.6份；表面活化剂为硬脂酸钙；分散剂选用六偏磷酸钠、硼砂、三聚磷酸钠中的至少一种，重量份为0.8～1.1份；
所述一种有机—无机复合多孔污水处理材料，由如下方法制备得到：
（1）将10～20重量份大孔吸附树脂加入到反应罐中，用95%乙醇浸泡5～10分钟，再用氢氧化钠、盐酸洗涤3～5分钟至中性备用；
（2）将8～10重量份粘土矿物经5%的盐酸预处理后加入到高温反应器中，在150～200℃下加入0.3～0.5重量份表面活化剂、0.8～1.1重量份分散剂焙烧30～40分钟备用；
（3）将水硬性胶凝材料40～50重量份，骨料80～90重量份，以及步骤( 1 )所得的产物，纤维质材料2～6重量份，农林废弃物2～5重量份加入到翻转式双轴桨叶混合机，桨叶转速为300～400转/分钟，翻转速度8～12转/分钟，混合8～10分钟，得到均匀的混合物；
（4）步骤（2）所得的产物与步骤（3）所得的混合物以及0.5～0.8重量份的缓凝减水剂，0.4～0.6重量份膨胀剂，0.3～0.5重量份表面活化剂，加入到分散混合机，温度控制在40～50℃，以800～1200转/分钟速度分散混合8～10分钟，最后导入到模具，通过找平、养护、脱模得到块状的有机—无机复合多孔污水处理材料。
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| GR01 | Patent grant | ||
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