專利名稱：水處理新材料及其制作方法
技術領域：
本發明涉及水質凈化材料領域，具體地說涉及水處理材料及其制作方法。
背景技術：
目前使用較多的水處理材料有活性炭、麥飯石、沸石等，凹凸棒粘土作為水處理中的吸附過濾材料，以其優越的性能，豐富的來源，低廉的價格越來越受到業內重視。
凹凸棒粘土是一種天然非金屬粘土礦物，它是一種晶質水合鎂鋁硅酸鹽礦物，具有獨特的層鏈狀晶體結構和十分細小(約0.01mm×1mm)的棒狀、纖維狀晶體形態，所以這種礦物質能夠在許多方面表現出優異的性能。
一般而言，凹凸棒粘土(礦石)經過酸洗去除非粘土成份，熱處理即可使其失去水份，300℃前分兩步失去吸附水和沸石水，400-600℃失去大部份結構水，從而改善其比表面積，甚至改變其結構，改性之后的凹凸棒粘土，比表面積高達300平方米/mg以上甚至更高。凹凸棒粘土具有這種特殊的結構和較大的比表面積，決定了其具有良好的吸附性能。近些年，水處理領域的專家、學者、科技人員在凹凸棒粘土的應用方面做了很多有益探討，如2003年《工業水處理》中的《凹凸棒粘土及在水處理中的應用》，分類討論了凹凸棒粘土在水處理領域的應用，分析了存在問題，提出了相應的意見和建議；2000年《江蘇地質》中“凹凸棒粘土處理城市廢水的實驗”，1995年《環境污染與防治》中的“凹凸棒粘土處理印染廢水研究”以及1995年《礦產綜合利用》中的“凹凸棒石粉土吸附劑除磷酸鹽的研究”等，均對凹凸棒粘土作水處理劑進行了很多實驗和研究，其脫色、脫臭，對有機物、有害物質的吸附、降解等都優于現有材料但在凹凸棒粘土用于水處理的現有技術中，大多采用凹凸棒粘土粉劑，或幾種礦物混配的粉劑，也有部份采用制成的固形物，但這些固形物均是在低溫下成型，放入水中后則會崩散(又成粉狀物)，這些粉狀物在水中呈懸浮狀態，形成高粘度的懸浮液，雖然對水的處理效果不錯，但回收利用較為困難，只能讓其隨處理水流走，處理過的水也無法循環使用，仍然存在環境污染和資源浪費。
發明內容
本發明要解決的問題是，提供一種不僅具有上述的水處理效果，且在水中久泡不會松散，可多次重復使用的新材料，便于實現工業化生產，以及水的循環使用。
本發明的技術方案是這樣實現的，發明人經過長期的試驗研究，對新材料的配方、成形的形狀，成形的工藝，焙燒溫度等提出了較佳方案。為了既發揮凹凸棒粘土的優越性能，更有利于增加新材料的孔吸率，同時又要能降低凹凸棒粘土的粘性，便于制作成形，且成形材料自重輕，發明人經過對數十種材料的試驗，優選了一種材質較疏松、重量輕的物質作為骨架材料，添加到凹凸棒粘土中，凹凸棒粘土和這種骨架材料的重量比為(50-80)∶(20-50)，兩者混合均勻后添加適量水攪和，并制作成形，經風干后再入爐焙燒。
所述的骨架材料選用煤渣、煤灰、漂珠等，焙燒溫度以800-1100℃度為宜，焙燒時間約4小時左右。制成品的形狀可以是帶有孔的圓柱體、方形體，也可以是環形圈、小球體。制成品經自然冷卻至室溫后，在其表面噴涂適量以芽孢桿菌為主的有益微生物制劑，經過這樣處理，該材料放入水中后，在短時間內，其表面即可生成生物膜，而發揮生物處理效果。
有益效果1、本發明經應用于廢水處理生產試驗證明，長期浸泡于水中不會崩散，且自重輕，出池、入池操作方便；
2、本發明不僅在水中久泡不會松散，而且它的孔吸率進一步增大，能更好地釋放微量元素，降解氨氮，便于有益微生物固著，處理效率高、效果好，更利于環保；3、一次投料可長期使用，實現了連續化生產和水的循環使用；4、當處理過的水質達不到要求時，則需對該材料進行活化處理，處理后的材料又可重復使用，從而節約了水處理成本；5、本發明比其它水處理材料，如凹凸棒粘土、活性炭，麥飯石、沸石等，在處理效果相當的情況下成本則更低。
附圖1為本發明方形體的立體示意圖；附圖2A為帶有三角形孔的圓柱體的立體示意圖，B為帶有圓孔的圓柱體的立體示意圖；附圖3為本發明環形圈的立體示意圖；附圖4為本發明小球體的立體示意圖；現結合附圖和具體實施例對本發明作進一步祥細說明。
具體實施例方式取經改性處理后的凹凸棒粘土700公斤，20um-250um煤渣300公斤，兩者混合均勻，再加入適量水攪和，水量的多少以成型脫模后不變形為準；將攪和好的混合物，放入模內設有多個柱狀物的圓柱形模成形，脫模后的固形物呈圓柱體(如圖2所示)，垂直于圓柱體的上下平面有多個和模內柱狀物相吻合的孔；圓柱體經風干脫水后入爐焙燒，緩慢升溫至1000℃時，停止焙燒，這個過程大約需四小時，待其自然冷卻至室溫，用適量的、以芽孢桿菌為主的有益微生物制劑，噴涂到圓柱體的表面，至此則完成了本發明的制作，成品用隔潮、防菌的包裝物包裝后入庫備用。
現將本發明材料應用于生態型工廠化魚類養殖系統(另案申請)將上述圓柱體按要求堆碼在水處理池中，用水泵將沉淀池中待處理水泵入處理池底部，處理水從池子底部向上反流，穿透本發明材料而溢流至人工濕地，現取2003年7、8、9三個月，經本池處理后水質指標(其中三項)對比如下溶氧量平均由2.72mg/L增加到3.77mg/L，氨氮含量平均由1.06mg/L下降到0.93mg/L，亞硝態氮含量平均由0.9mg/L下降到0.8mg/L。流出人工濕地的水再進入裝有本材料的滴流池處理，現仍取2003年7、8、9三個月，經滴流池處理后水質指標(如上述)對比如下溶氧量平均由4.18mg/L增加到7.82mg/L(增加87.1％)，氨氮含量平均由0.6mg/L下降到0.37mg/L(下降30.2％)，亞硝態氮含量平均由0.38mg/L下降到0.16mg/L(下降57.9％)，硝態氮始終穩定在3-4mg/L。經過本發明處理過的循環水清澈透明，相關指標完全達到魚類養殖的水質要求。
應用于印染廢水處理試驗將印染廢水泵入堆碼有上述材料的處理池中，印染廢水仍如上述由池子底部向上反流，如此循環兩小時，廢水中COD去除率達87％，色度去除率達95.5％。
應用于城市污水處理試驗將城市污水泵入堆碼有上述材料的處理池中，城市污水仍如上述由池子底部向上反流，如此循環兩小時，污水中COD去除率達86.5％。
本發明材料用于水產品養殖循環水系統，已有一年多時間，未經任何活化處理，處理過的水依然滿足水產品養殖要求。如果該材料失去活性，可采用以下方法進行活化處理即將失去活性的材料從池子中取出，先用水沖洗，適當晾曬，再入爐焙燒；也可以先用水沖洗，再用酸洗，然后再用水沖洗、晾干即可，方法簡單易行。
權利要求
1.一種水處理新材料，包括凹凸棒粘土，其特征在于凹凸棒粘土中混合有骨架材料，重量比為凹凸棒粘土50-80，骨架材料20-50。
2.如權利要求1所述的一種水處理新材料，其特征在于骨架材料為煤渣、煤灰、漂珠等。
3.一種如權利要求1所述的水處理新材料的制作方法，其特征在于凹凸棒粘土、骨架材料按比例混合均勻，并加適量水攪和，制作成形，經風干后再入爐焙燒。
4.如權利要求3所述的一種水處理新材料的制作方法，其特征在于爐窯的焙燒溫度在800-1100℃之間，焙燒時間約4小時。
5.如權利要求3所述的一種水處理新材料的制作方法，其特征在于成形后的形狀可以是帶有孔的圓柱體、方形體，也可以是環形圈、小球體。
6.如權利要求3所述的一種水處理新材料的制作方法，其特征在于經焙燒后的固形物待冷卻至室溫，在其表面噴涂以芽孢桿菌為主的有益微生物制劑。
全文摘要
本發明公開了一種水處理新材料及其制作方法，發明人經過長期的試驗研究，優選了一種材質較疏松、重量輕的物質作為骨架材料，添加在凹凸棒粘土中，凹凸棒粘土和這種骨架材料的重量比為(50－80)∶(20－50)，兩者混合均勻后添加適量水攪和，制作成形(如帶有孔的圓柱體、方形體也可以是環形圈、小球體)，經風干后再入爐焙燒，焙燒溫度以800－1100℃度為宜，焙燒時間約4小時，制成品經冷卻至室溫后，在其表噴涂以芽孢桿菌為主的有益微生物制劑。本發明經應用于水處理證明，長期浸泡于水中不會崩散，且表面積進一步增大，能更好地釋放微量元素，降解氨氮，便于有益微生物固著，處理效率高、效果好，同時該發明材料可重復多次使用，處理水可循環使用，大大節約了水處理成本。
文檔編號C04B33/04GK1746114SQ20041006549
公開日2006年3月15日 申請日期2004年12月4日 優先權日2004年12月4日
發明者何玉明, 王維善, 周鳳建, 張勝宇, 沈振國, 吳淑久 申請人:淮安市水產科學研究所