CN105905990B - 一种水体净化材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水体净化材料的制备及其应用领域，特别涉及用于水体净化新型修复材料的制备方法；其特征在于本发明是将木屑或者锯末与过量氧化铁混合均匀后在马弗炉中厌氧干馏使生物炭表面还原一层零价铁，形成微原电池，并将其与凹凸棒土、活性炭、膨胀石墨、碳酸钙按照一定比例混合后在羧甲基纤维素作用下挤压成型制得，对于Pb²⁺、As⁵⁺、Cr⁶⁺，COD、氨氮以及染料等污染均有较好的去除效果。本发明能够协同不同修复材料的功能，既解决了修复材料单独使用时功能过于单一的问题、同时也降低了修复成本，提高了修复效率，扩大了它在水体污染治理方面的应用潜力。

Description

一种水体净化材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及水体净化材料，特别涉及一种水体净化材料及其制备方法。

背景技术

随着近代工业化的发展，污染物排放引起的水体污染日益引起人们的重视，特别是氨氮、印染、重金属污染,在人均水资源占有量低于世界平均水平的我国，其受污染的程度紧密影响着我们的人体健康，因此，水体污染特别是氨氮、印染、重金属废水的治理问题亟待解决。

目前，用来修复水体污染的天然或人工合成的改性材料主要有活性炭、沸石、凹凸棒土、零价铁、合金材料等，但是该类功能材料单独使用时，往往只能够修复特定或者少数几种污染物，致使修复后的水体仍残留部分有毒物质，对人体健康造成极大的隐患。因此，人们在修复水体污染时，往往必须同时添加不同修复材料，这样虽然能够得到较为理想的水质，但是，这不仅使水体修复的工序更加繁琐，而且还增加了投入，不利于水体修复产业的进一步发展。

发明内容

本发明旨在提供一种具有多种修复功能的水体净化材料及其制备方法，以解决现有技术存在的不足。

本发明提供的一种水体净化材料，原料组分按质量百分比计包括：复合材料50～60％，凹凸棒土20～25％，活性炭10～12％，膨胀石墨3～5％，碳酸钙4～8％；

所述的复合材料通过如下方法制得:按质量比1:1.2～1.5将木屑或者锯末与氧化铁均匀混合后放入密封的坩埚中，随后将该坩埚置于马弗炉，调整温度至800～1000℃干馏8～10h，取出备用。

所述的活性炭的粒度为50～100目。

所述的膨胀石墨的膨胀倍率为310～350ml/g。

本发明提供的一种水体净化材料的制备方法，包括如下步骤：

1)按上述配比将复合材料与凹凸棒土、活性炭、膨胀石墨、碳酸钙混合均匀；

2)配制浓度15～20％的羧甲基纤维素溶液，在通氮气并加搅拌的条件下，缓慢加入到步骤1)制得的混合料中至呈粘稠状，随后同样在通氮气的条件下经过双螺杆挤条机成型；

3)将上述成型的材料通过真空干燥箱在45～50℃低温干燥8～10h后，升温至100℃继续干燥8～10h，随后在400℃氮气氛中煅烧1h，完成后加工成颗粒状材料，即为水体净化材料。

本发明将木屑或者锯末与过量氧化铁混合均匀后放入马弗炉中进行厌氧干馏，使生物炭表面形成一层零价铁镀层，由于铁、碳之间存在电极电位差，废水中会形成微原电池，利用铁/碳内电解法进行废水处理，很好的增强了对废水的处理效果，而且残留的氧化铁对砷有很好的去除效果。

本发明能够协同不同修复材料的功能，既解决了修复材料单独使用时功能过于单一的问题、同时也降低了修复成本，提高了修复效率，扩大了它在水体污染治理方面的应用潜力。

与现有技术相比，本发明具有以下优点:

1、本发明新型水体净化材料可广泛应用于多种水体污染的治理。

2、本发明能够协同不同修复材料的功能，既解决了修复材料单独使用时功能过于单一的问题、同时也降低了修复成本，提高了修复效率，扩大了它在水体污染治理方面的应用潜力。

3、本发明能够改善零价铁修复污染物易团聚的缺点，而且会在铁、碳之间形成微原电池，利用铁/碳内电解法进行废水处理。

4、本发明一种高效、多功能水体净化材料的制备方法工艺过程简单可靠，容易控制；并且成本低廉，适合规模化生产。

附图说明

图1为本发明水体净化材料图。

图2为本发明水体净化材料对重金属的去除曲线图。

图3为本发明水体净化材料对NH₃-N、COD的去除曲线图。

图4为本发明水体净化材料对酸性艳蓝的去除曲线图。

图5为本发明修复后材料图。

具体实施方式

实施例1：水体净化材料的制备

原料组分配比：复合材料60％，凹凸棒土20％，粒度为80目的活性炭10％，膨胀倍率为330ml/g的膨胀石墨4％，碳酸钙6％；

所述的复合材料通过如下方法制得:按质量比1:1.5将木屑或者锯末与氧化铁均匀混合后放入密封的坩埚中，随后将该坩埚置于马弗炉，调整温度至1000℃干馏8h，取出备用。

水体净化材料的制备方法，包括如下步骤：

1)按上述配比将复合材料与凹凸棒土、活性炭、膨胀石墨、碳酸钙混合均匀；

2)配制浓度15％的羧甲基纤维素溶液，在通氮气并加搅拌的条件下，缓慢加入到步骤1)制得的混合料中至呈粘稠状，随后同样在通氮气的条件下经过双螺杆挤条机成型；

3)将上述成型的材料通过真空干燥箱在45℃低温干燥8h后，升温至100℃继续干燥8h，随后在400℃氮气氛中煅烧1h，完成后加工成颗粒状材料，即为水体净化材料(见图1)。

实施例2：水体净化材料对Pb²⁺、As⁵⁺、Cr⁶⁺的去除实验

将本发明制备的新型净水材料进行Pb²⁺、As⁵⁺、Cr⁶⁺的去除率测验。取4.0g所述材料加入到100ml模拟上述重金属为50mg/L的弱酸性重金属污染废水中，分三组平行试验，将其放入35℃的恒温振荡箱中进行反应，每隔一段时间取样测量水体中重金属浓度，得到所述材料的重金属去除曲线。从图2中可以看出：本发明制备的所述材料对各种重金属都具有很好的去除效果，并且反应迅速，30min内即可实现90％以上的去除率。

实施例3：水体净化材料对NH₃-N、COD的去除实验

将本发明制备的新型净水材料进行NH₃-N、COD的去除率测验。取4.0g所述材料加入到100ml生活污染废水中，采取30％的氢氧化钠溶液和10％的硫酸溶液调节pH，分三组平行试验，将其放入35℃的恒温振荡箱中进行反应，每隔一段时间取样测量水体中NH₃-N、COD值，得到所述材料的NH₃-N、COD去除曲线。从图3中可以看出：本发明制备的所述材料对NH₃-N、COD都具有很好的去除效果，30min内即可实现70％以上的去除率。

实施例4：水体净化材料对酸性艳蓝的去除实验

将本发明制备的新型净水材料进行酸性艳蓝的去除率测验。将稀释至125mg/L的酸性艳蓝模拟染料废水200ml于400ml烧杯中，加入新型净水材料4.0g，分三组平行试验，将其放入30℃的恒温振荡箱中进行反应，每隔一段时间取样测量水体中酸性艳蓝的去除率，得到所述材料的酸性艳蓝去除曲线。从图4中可以看出：本发明制备的所述材料对酸性艳蓝具有很好的去除效果，并且反应迅速，30min后即可实现92％以上的去除率。

图5为本发明水体净化材料净化废水后，材料由原来的黑灰色变为红褐色，水变得清澈透明。

Claims (4)

1.一种水体净化材料，其特征在于，原料组分按质量百分比计包括：复合材料50～60％，凹凸棒土20～25％，活性炭10～12％，膨胀石墨3～5％，碳酸钙4～8％；

所述的复合材料通过如下方法制得:按质量比1:1.2～1.5将木屑或者锯末与氧化铁均匀混合后放入密封的坩埚中，随后将该坩埚置于马弗炉，调整温度至800～1000℃干馏8～10h，取出备用。

2.如权利要求1所述的一种水体净化材料，其特征在于，所述的活性炭的粒度为50～100目。

3.如权利要求1所述的一种水体净化材料，其特征在于，所述的膨胀石墨的膨胀倍率为310～350ml/g。

4.如权利要求1所述的一种水体净化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)按权利要求1所述原料组分配比将复合材料与凹凸棒土、活性炭、膨胀石墨、碳酸钙混合均匀；

2)配制浓度15～20％的羧甲基纤维素溶液，在通氮气并加搅拌的条件下，缓慢加入到步骤1)制得的混合料中至呈粘稠状，随后同样在通氮气的条件下经过双螺杆挤条机成型；

3)将上述成型的材料通过真空干燥箱在45～50℃低温干燥8～10h后，升温至100℃继续干燥8～10h，随后在400℃氮气氛中煅烧1h，完成后加工成颗粒状材料，即为水体净化材料。