一種多孔硅藻土濾料及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】一種多孔硅藻土濾料，由以下原料制備而成，按重量份計，硅藻土40份，造孔劑6-8份，助溶劑1-3份，粘結劑適量。另外再提供多孔硅藻土濾料的制備方法和其應用。本發明提供的多孔硅藻土濾料比表面積大、孔隙發達，既能去除廢水中的濁度，又能有效去除有機物，單純的水力反沖洗可以恢復其對濁度的去除率，氫氧化鈉進行再生可恢復其對有機物去除率，而且耐酸耐沖擊。
【專利說明】一種多孔硅藻土濾料及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及水處理領域，更具體地，涉及一種多孔硅藻土濾料及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]隨著經濟發展、人口增長、城市化水平和人們物質文化生活水平的提高，世界各地對水的需求日供水形勢日益嚴峻；工業廢水和生活污水排放量也急劇增加，水體污染嚴重，又加劇了水資源的供求矛盾。水源的污染表現在水中有機物、氨氮以及其他微污染物含量增加，其中以有機物的污染最為嚴重。
[0003]目前大部分水廠采用的是混凝、沉淀、過濾和消毒組成的常規水處理工藝，主要以去除水中懸浮物及膠體物質為主，對水中微量有機污染物，尤其是毒性污染物的數量沒有明顯的去除效果，在處理前后變化不大。
[0004]過濾是常規水處理工藝中保證出廠水水質的最后一道工序，而過濾技術的核心是過濾介質-濾料，即濾料的好壞是決定過濾效果的關鍵因素。如果濾料的孔隙率大，則濾層過水能力強、去污能力高、運行周期長。但孔隙率大，雜質易于穿透。要避免此種現象，就必須強化濾料對絮凝膠體的吸附能力，提高濾料的吸附比表面積，只有人工濾料才能達到高孔隙率、高比表面積的要求。
[0005]對于水中難以去除的溶解性有機物小分子，吸附起著主要作用。為提高過濾中對微污染源水中有機物的去除，目前最常用的就是利用鐵、鋁氧化物等對石英砂表面進行涂層，通過提高比表面積及改變表面電性的辦法提高過濾過程中對有機物的去除，但涂層在多次反沖洗過程中易脫落，表面涂層的金屬氧化物進入水中會造成金屬離子污染。
[0006]國外發達國家較早使用多孔陶瓷作為過濾材料，利用多孔陶瓷的濾阻性、吸附性可去除污水中微米級以上的所有固體、膠體顆粒，有凈化效果好、除污量大、可再生重復使用等優點。對人工合成陶粒濾料和石英砂濾料的研究表明，人工合成濾料無論在比表面積、孔隙率及過濾性能等主要指標上均優于石英砂。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于利用硅藻土本身具有的微孔吸附性，研制出一種具有一定耐水沖擊負荷，同時對有機物有較好去除效果的新型硅藻土濾料。
[0008]為達到以上目的，本發明提供一種多孔硅藻土濾料，由以下原料制備而成，按重量份計:
娃藻土40份，
造孔劑6-8份，
助溶劑1-3份，
粘結劑，適量，以能夠成球為宜。
[0009]所述的造孔劑為石墨。[0010]所述的助溶劑為碳酸鈣；所述的粘結劑為水。
[0011]所述的多孔硅藻土濾料的粒徑小于0.5 mm。
[0012]根據需要，再提供一種多孔硅藻土濾料的制備方法，包括以下步驟:
51、將硅藻土40份、造孔劑6-8份和助溶劑1-3份，混合；
52、在步驟SI所得的混合物中再入粘結劑，捏壓成球；
53、將步驟S2所得的小球置于烘箱烘干；
54、破碎步驟S3所得的干燥小球，過10-35目篩，得到粒徑為0.5mm到2mm的顆粒。
[0013]S5、將步驟S4所得的顆粒升溫，高溫煅燒，得燒結的硅藻土濾料。
[0014]S6、將步驟S5所得的燒結好的硅藻土濾料沖洗，烘干，過35目篩，即得多孔硅藻土濾料。
[0015]步驟S2的粘結劑為水，加入量以能成球為準。
[0016]步驟S5的高溫煅燒的溫度為1140-1160°C，煅燒時間為30-50 min。
[0017]步驟S5在進行高溫煅燒之前，先經過程序升溫。所述程序升溫的過程為升溫到 400°C 保溫 20-25min，600°C 保溫 20-25 min，800°C 保溫 20-25 min,最后升溫到1140-1160°C。保溫是為了使制品在均勻的燒成溫度下反應充分，保溫時間太長了會消耗大量能量，保溫時間太短，會使反應不充分，影響濾料的性能。從開始升溫到400°C，原料中的有機質燃燒，接著脫水。這個過 程反應較快，所以可以較快地升溫；40(T90(TC是玻璃化階段，憑借粘滯性液相致密化的過程，原料在燒制過程中產生玻璃狀結構的物質。一般來說，快速加熱，熔解的石英等玻璃態物質粘度小，容易滲透到各種晶體顆粒間隙中，使吸附材質的顆粒結構過于致密，從而使氣孔較少。顆粒內部的氣孔較少，直接影響到顆粒的隔熱隔音等性能，所以在這個階段加熱應緩慢而均勻；900°C以上，太多的玻璃態物質會影響到吸附材質的顆粒形狀的穩定性，所以在這個階段可以較快地升溫到燒成溫度。
[0018]根據本申請的需求，將上述的多孔硅藻土濾料應用于污水處理上。
[0019]所述的污水處理為去除水中的懸浮物和有機物。
[0020]最后提供一種多孔硅藻土濾柱，其特征在于，所述的濾柱包括上述的多孔硅藻土濾料。濾柱具有反復沖洗的功能，且可以利用氫氧化鈉回復濾柱對有機物的取出能力。
[0021]本發明具有以下有益效果:
1.多孔硅藻土濾料具有一定耐酸性，鹽酸可熔率為2.86%，符合濾料鹽酸可熔率小于
3.5%的規定；同時濾料也具有一定的耐水力沖擊能力，所添加的造孔劑等在制備過程中變成氣體溢出，不會對人體健康造成危害。
[0022]2.多孔硅藻土濾料表面粗糙、孔隙發達，大的比表面積及多維連通的孔隙結構加強了多孔硅藻土濾料去除有機物的能力。
[0023]3.用石英沙、無煙煤和多孔硅藻土濾料進行靜態吸附試驗，結果表明，在吸附3h后，三種濾料基本都達到了吸附平衡，但多孔硅藻土濾料明顯比石英砂、無煙煤好，對有機物的吸附符合Freundlich模式。
[0024]4.用石英沙、無煙煤和多孔硅藻土濾料進行去除懸浮物和有機物的對比試驗，多孔硅藻土濾料的出水濁度明顯低于石英砂及無煙煤，對有機物的去除率也高于石英砂及無煙煤。
[0025]5.對多孔硅藻土濾柱進行再生試驗表明，單純的水力反沖洗可以恢復濾柱對濁度的去除率,但不能恢復濾柱對有機物的去除。利用氫氧化鈉進行再生可恢復濾柱對有機物去除率。
【具體實施方式】
[0026]下面結合具體實施例進一步詳細說明本發明。除非特別說明，本發明采用的試劑、設備和方法為本【技術領域】常規市購的試劑、設備和常規使用的方法。
[0027]實施例1:一種多孔娃藻土濾料的制備最佳條件的確定。
[0028]以焙燒溫度、造孔劑添加量、助熔劑添加量和保溫時間為因素，以UV254的去除率為評價指標，設計三水平四因素L9(34)正交實驗如下表:
正交試驗因素水平表
【權利要求】
1.一種多孔硅藻土濾料，其特征在于，含有以下重量份計的原料: 娃藻土40份， 造孔劑6-8份， 助溶劑1-3份。
2.根據權利要求1所述的多孔硅藻土濾料，其特征在于，所述的造孔劑為石墨、煤粉、碳酸胺、碳酸氫銨、氯化銨等。
3.根據權利要求1所述的多孔硅藻土濾料，其特征在于，所述的助溶劑為碳酸鈣、碳酸鎂。
4.根據權利要求1所述的多孔硅藻土濾料，其特征在于，所述的多孔硅藻土料的粒徑小于0.5 mm。
5.一種根據權利要求1所述的多孔硅藻土濾料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、將娃藻土、造孔劑和助溶劑，混合； 52、在步驟SI所得的混合物中再入粘結劑，捏壓成球； 53、將步驟S2所得的小球烘干； 54、破碎步驟S3所得的 干燥小球，過10-35目篩，得到粒徑為0.5^2mm的顆粒； 55、將步驟S4所得的顆粒升溫，高溫煅燒，得燒結的硅藻土濾料； 56、將步驟S5所得的燒結好的硅藻土濾料沖洗，烘干，過35目篩，即得多孔硅藻土濾料。
6.根據權利要求5所述的多孔硅藻土濾料的制備方法，其特征在于，步驟S2的粘結劑為水，加入量以能成球為準。
7.根據權利要求5所述的多孔硅藻土濾料的制備方法，其特征在于，步驟S5的高溫煅燒程序為，升溫到400°C保溫20-25min，600°C保溫20-25 min，800°C保溫20-25 min，最后升溫到1140-1160°C，煅燒時間為30-50 min。
8.權利要求1所述的多孔硅藻土濾料在污水處理上的應用。
9.根據權利要求8所述的多孔硅藻土濾料在污水處理上的應用，其特征在于，所述的污水處理為去除水中的懸浮物和有機物。
10.一種多孔硅藻土濾柱，其特征在于，所述的濾柱包括權利要求1- 4任一所述的多孔娃藻土濾料。
【文檔編號】C04B38/06GK103467073SQ201310276717
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年7月3日 優先權日:2013年7月3日
【發明者】孫連鵬, 葉挺進, 陳莉莉, 郭五珍, 羅旺興, 賴日明, 唐利利 申請人:佛山市水業集團有限公司, 中山大學