CN101898058A - 一种低温烧结型凹土基直饮水滤料的制备方法 - Google Patents

一种低温烧结型凹土基直饮水滤料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低温烧结型凹土基直饮水滤料的制备方法，凹土与非金属材料复配，加入水玻璃搅拌均匀，造粒后进行低温烧结，最后进行表面碱改性即得成品。该制备方法利用粘结剂降低烧结温度，避免高温带来的吸附能力下降，主要应用于直饮水或自来水的前处理，可有效降低水中钙、镁、铁、锰等金属离子和有机物的含量。

Description

一种低温烧结型凹土基直饮水滤料的制备方法
技术领域
本发明属于水处理领域，具体涉及一种低温烧结型凹土基直饮水滤料的制备方法。
背景技术
水是生命之源，饮用水安全关系到千家万户的利益。在我国广大农村地区和城市边缘地区，地下水仍是人们获得饮用水的重要来源，但地下水存在很多安全隐患，其中突出问题是硬度偏高，即Ca2+，Mg2+含量偏高，部分地区总硬度甚至高达2000-4000mg/l，无法通过简单过滤、沉淀、煮沸等方法去除，易造成肠胃系统疾病和肾结石。另外，地下水中铁、锰、铬等常见重金属离子具有积累作用，长期饮用也会严重威胁居民的身体健康。目前硬水软化和去除重金属离子的主流技术是离子交换树脂、反渗透等工艺，较为昂贵和复杂，且功能单一，难以在农村地区推广使用。因此，发展一种简单、高效、安全的直饮水制备技术，对于自来水管网尚未覆盖到的广大农村地区乃至城市家用硬水软化市场具有重要的经济意义和社会价值。
凹凸棒石黏土(以下简称凹土)是一种重要的非金属矿物，具有廉价易得，对生物无毒性、比表面积大、吸附能力强等优点，对于有机物、重金属、浊度、色度均有一定的脱除能力，是一种重要的环境材料。凹土良好的吸附性能是凹土最重要的应用性能之一，但天然凹土表面电荷较少，阳离子交换量较低，对金属离子吸附能力不高；颗粒状凹土吸附剂制备过程中需高温烧结以达到一定强度，避免在水中散失，而高温往往会造成孔结构塌陷，比表面积下降，导致吸附能力降低。
凹土颗粒吸附剂专用于对水中金属离子的吸附目前尚未见到报道，但使用水玻璃为粘结剂制备凹土颗粒吸附剂主要有如下专利：
中国专利CN 200610088249.8描述了一种氨制冷用凹土基复合吸附剂及其制备和应用，将水溶性碱土金属氯化物、凹凸棒土、扩孔剂和粘结剂(3-7％)复配并烧结。
中国专利CN 200910144730.8描述了凹凸棒石粘土除磷吸附剂的制备方法及其应用，其将凹土含水量调整为40-50％，并添加1-10％的粘结剂水玻璃，烧结后制备出除磷颗粒吸附剂。
以上两个专利应用到以水玻璃为粘结剂，但并未针对金属离子的吸附进行表面改性；且没有与其他非金属矿物进行复配，以改善滤料吸附能力；水玻璃添加量也较低，不高于10％。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种低温烧结型凹土基直饮水滤料的制备方法，该制备方法利用粘结剂降低烧结温度，避免高温带来的吸附能力下降。
本发明的技术解决方案是：凹土与非金属材料复配，加入水玻璃搅拌均匀，造粒后进行低温烧结，最后进行表面碱改性即得成品。
本发明的一种低温烧结型凹土基直饮水滤料的制备方法的具体步骤如下：
(1)复配：凹土与非金属材料依质量比1-9∶1混合均匀得预混粉，其中非金属材料为粉煤灰、蒙脱土、高岭土中的一种；
(2)搅拌：在上述预混粉中加入水玻璃搅拌均匀，水玻璃加入量为预混粉质量的30-50％；
(3)造粒：将上述混合料通过挤塑机进行造粒得滤料颗粒，并自然风干；
(4)烧结：滤料颗粒在350-400℃烧结成型；
(5)表面改性：烧结成型的滤料颗粒于0.05mol/l NaOH碱液中浸泡24h，水洗至中性，烘干或晾干即得成品滤料。
本发明的优点在于：1、加工工艺简便易行，成本较低；2、添加粘结剂水玻璃，可以在保持颗粒强度的基础上，有效降低烧结温度，从而降低成本；3、水玻璃的添加，可提高某些金属离子如钙、镁的去除率；4、选择性的加入粉煤灰、蒙脱土、高岭土等不同复配材料，以优化对不同金属离子和有机物的吸附能力；5、本方法主要使用凹土同非金属矿物进行复配，并添加粘结剂水玻璃，不高于400℃进行低温烧结并进行表面改性，在保持一定颗粒机械强度的基础上获得对钙、镁、铁、锰等各种金属离子和各类有机物良好的去除能力，产品可用于直饮水和自来水制备的前处理工艺；6、本发明将水玻璃的添加量增加至30％以上，可明显提高滤料颗粒的机械强度、降低烧结温度，并提高对各种金属离子的吸附能力。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术解决方案做进一步的描述，这些实施例不能理解为是对技术解决方案的限制。
实施例1：依以下具体步骤制备凹土基直饮水滤料：
(1)复配：凹土与非金属材料依质量比1∶1混合均匀得预混粉，其中非金属材料为粉煤灰；
(2)搅拌：在上述预混粉中加入预混粉重量的30％的水玻璃搅拌均匀得混合料；
(3)造粒：将上述混合料通过挤塑机进行造粒得滤料颗粒，并自然风干；
(4)烧结：滤料颗粒在350℃烧结成型；
(5)表面改性：烧结成型的滤料颗粒于0.05mol/lNaOH碱液中浸泡24h，水洗至中性，烘干或晾干即得成品滤料。
经检测，成品滤料钙饱和吸附量为7.5mg/g，镁吸附量为1.50mg/g，硬度为45N。
实施例2：依以下具体步骤制备凹土基直饮水滤料：
(1)复配：凹土与非金属材料依质量比5∶1混合均匀得预混粉，其中非金属材料为蒙脱土；
(2)搅拌：在上述预混粉中加入预混粉重量的40％的水玻璃搅拌均匀得混合料；
(3)造粒：将上述混合料通过挤塑机进行造粒得滤料颗粒，并自然风干；
(4)烧结：滤料颗粒在375℃烧结成型；
(5)表面改性：烧结成型的滤料颗粒于0.05mol/lNaOH碱液中浸泡24h，水洗至中性，烘干或晾干即得成品滤料。
经检测，成品滤料钙饱和吸附量为8.10mg/g，镁吸附量为1.60mg/g，硬度为90N。
实施例3：依以下具体步骤制备凹土基直饮水滤料：
(1)复配：凹土与非金属材料依质量比9∶1混合均匀得预混粉，其中非金属材料为高岭土；
(2)搅拌：在上述预混粉中加入预混粉重量的50％的水玻璃搅拌均匀得混合料；
(3)造粒：将上述混合料通过挤塑机进行造粒得滤料颗粒，并自然风干；
(4)烧结：滤料颗粒在400℃烧结成型；
(5)表面改性：烧结成型的滤料颗粒于0.05mol/lNaOH碱液中浸泡24h，水洗至中性，烘干或晾干即得成品滤料。
经检测，成品滤料钙饱和吸附量为9.30mg/g，镁吸附量为1.70mg/g，硬度为120N。

Claims (2)

1.一种低温烧结型凹土基直饮水滤料的制备方法，其特征在于：凹土与非金属材料复配，加入水玻璃搅拌均匀，造粒后进行低温烧结，最后进行表面碱改性即得成品。
2.根据权利要求1所述的一种低温烧结型凹土基直饮水滤料的制备方法，其特征在于该制备方法的具体步骤如下：
(1)复配：凹土与非金属材料依质量比1-9∶1混合均匀得预混粉，其中非金属材料为粉煤灰、蒙脱土、高岭土中的一种；
(2)搅拌：在上述预混粉中加入水玻璃搅拌均匀，水玻璃加入量为预混粉质量的30-50％；
(3)造粒：将上述混合料通过挤塑机进行造粒得滤料颗粒，并自然风干；
(4)烧结：滤料颗粒在350-400℃烧结成型；
(5)表面改性：烧结成型的滤料颗粒于0.05mol/lNaOH碱液中浸泡24h，水洗至中性，烘干或晾干即得成品滤料。
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