CN104874353B

CN104874353B - 一种烧结碳棒

Info

Publication number: CN104874353B
Application number: CN201510273880.4A
Authority: CN
Inventors: 甄崇礼; 刘秀忠; 王京; 刘松; 刘金涛; 张欣巧; 刘哲封; 崔晓瑞; 韩志杰; 郭丽亚
Original assignee: HEBEI TIANJUSHI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd; Tian Jushi Bio Tech Ltd Hebei; Hebei Tianjvshi Engineering Technology Group Co Ltd
Current assignee: HEBEI TIANJUSHI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd; Tian Jushi Bio Tech Ltd Hebei; Hebei Tianjvshi Engineering Technology Group Co Ltd
Priority date: 2015-05-26
Filing date: 2015-05-26
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2035-05-26
Also published as: CN104874353A

Abstract

一种烧结碳棒，所述的烧结碳棒的原料为：以质量百分比计，颗粒碳65％‑75％，胶黏剂1％‑10％，硅藻土5％‑15％，硅藻精土5％‑15％，纳米级硅藻精土1％‑5％，介孔二氧化硅1％‑3％。本发明的烧结碳棒在污水处理过程中，吸附能力大幅度提升，烧结碳棒的机械强度得到提高，烧结碳棒的使用寿命得到提高。

Description

一种烧结碳棒

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种烧结碳棒。

背景技术

在污水处理的过程中，吸附处理技术作为一种处理污水的工艺，通过利用某些材料强大的吸附性能来去除水中的污染物。固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力，比表面积很大的活性炭等物质具有很高的吸附能力，可用作吸附剂。多孔性吸附剂的吸附过程基本上可分为三个阶段：颗粒外部扩散阶段，即吸附质从溶液中扩散到吸附剂表面；孔隙扩散阶段，即吸附质在吸附剂孔隙中继续向吸附点扩散；吸附反应阶段，吸附质被吸附在吸附剂孔隙内的吸附点表面。一般，吸附速度主要取决于外部扩散速度和孔隙扩散速度。颗粒外部扩散速度与吸附剂的比表面积的大小成正比。因此吸附剂颗粒直径越小，外部扩散速度越快。孔隙扩散速度与吸附剂孔隙的大小和结构，吸附质颗粒的大小和结构等因素有关。一般，吸附剂颗粒越小，孔隙扩散速度越快。目前常用的吸附剂有活性炭、硅藻土、二氧化硅、活性氧化铝、沸石、离子交换树脂。活性炭具有丰富的微孔结构和表面憎水性，其对水中某些污染物有极强的亲和力，但是作为微反应器活性炭的孔结构不均一，热稳定性差，硅藻土、活性氧化铝、离子交换树脂也存在相同的缺陷，而沸石对氨氮具有选择性吸附，使得吸附效果差。曾经有人用粉末状活性炭对河水进行了处理，投加30-40mg/L粉末活性炭后对CODm的去除在50％左右，对TOC的去除约为25％，对氨氮的去除效果不好，仅为10％-20％。

后来又有人用硅藻精土来处理污水，采用传统的生化工艺与硅藻精土水处理技术相结合的方式，通过在生化处理过程中直接投加硅藻精土或将末端硅藻精土处理系统中的硅藻精土水处理剂回流至前端生化系统，实现硅藻精土与微生物的协同作用，强化生化作用，使得污水中的污染物得到一定的削减，虽然具有除磷脱氮的效果，但是对总氮的去除率低，其最终实现的污水处理效果差。

而现有技术中所用的烧结碳棒处理污水的技术中，烧结碳棒的原料组成为：以质量百分比计，颗粒碳70％，胶黏剂5％，硅藻土25％。由于硅藻土本身颗粒大，成分组成复杂，处理水时不仅不能处理清，还容易把水搅浑，使得制备的烧结碳棒更不容易处理水，造成吸附效果差、机械强度差、易断、使用寿命短。

发明内容

本发明为了解决现有技术中炭烧接棒吸附效果差、机械强度差、易断、使用寿命短的技术问题，提供了一种烧结碳棒，本发明为解决上述问题，采用的具体方案为：

一种烧结碳棒，所述的烧结碳棒的原料为：以质量百分比计，颗粒碳65％-75％，胶黏剂1％-10％，硅藻土5％-15％，硅藻精土5％-15％，纳米级硅藻精土1％-5％，介孔二氧化硅1％-3％。

所述的烧结碳棒的原料为：以质量百分比计，颗粒碳68％-72％，胶黏剂3％-7％，硅藻土8％-13％，硅藻精土8％-13％，纳米级硅藻精土2％-4％，介孔二氧化硅1.5％-2.5％。

所述的烧结碳棒的原料为：以质量百分比计，颗粒碳68％，胶黏剂3％，硅藻土9.5％，硅藻精土13％，纳米级硅藻精土4％，介孔二氧化硅2.5％。

所述的烧结碳棒的原料为：以质量百分比计，颗粒碳70％，胶黏剂5％，硅藻土10％，硅藻精土10％，纳米级硅藻精土3％，介孔二氧化硅2％。

所述的烧结碳棒的原料为：以质量百分比计，颗粒碳72％，胶黏剂6％，硅藻土10.5％，硅藻精土8％，纳米级硅藻精土2％，介孔二氧化硅1.5％。

所述的颗粒碳选用粒度为30-60μm，容积密度≤0.52g/cc，碘吸附值≥1050mg/g的活性炭。

所述的胶黏剂为聚丙烯。

所述的硅藻精土为硅藻富集量达92％以上，所述的硅藻精土为白色，紧堆密度为0.3-0.4g/cm³，比表面积为50-60m²/g，数量为2-2.5亿个/g，形体体积0.6-0.8cm³/g，形体内含纳米微孔，孔径为7-125nm。

所述的纳米级硅藻精土为所述的纳米级硅藻精土是将硅藻精土经过球磨后直径小于100nm的硅藻精土。

所述的介孔二氧化硅的平均孔径为6nm。

本发明的有益效果是：本发明在烧结碳棒中创新性的加入了硅藻精土、纳米级硅藻精土和介孔二氧化硅，使得碳棒的吸附能力提升、寿命提高、机械强度提高。

本发明中硅藻精土的作用是利用硅藻表面的不平衡电位能中和悬浮离子的带电性，使污水稳态受到破坏而与硅藻形成电位中和产生沉淀作用，凝集成大的絮花，借重力沉淀至底部，加上硅藻巨大的表面积，巨大的孔体积和较强的吸附力，把细微和超细微污染物物质吸附到硅藻表面，形成链式结构。本发明经过选矿，除去与硅藻土共生的粘土、石英砂、碎屑矿物等杂质后，通过提纯，把硅藻富集到92％以上，得到硅藻精土，具有体轻、质软、多孔、隔音、耐酸、比表面积大、化学性质稳定、吸附能力强，再结合纳米级硅藻精土使得对污染物的吸收达自身重量的5-6倍，纳米级硅藻精土主要是辅助配合硅藻精土作用的发挥，纳米级硅藻精土，比表面积和吸附能力进一步加强，硅藻精土和纳米级硅藻精土两者用量比例的控制在于提高对污染物的吸收，更大的对污水进行洁净处理。

本发明中硅藻土的硅藻壳体具有大量的、有序排列的微孔，从而使硅藻土具有很大的比表面积(3.1～60m²/g)，而且硅藻土的表面及孔内表面分布有大量的硅羟基；这些硅羟基在水溶液中离解出H+，从而使硅藻土颗粒表现出一定的表面负电性，硅藻土表面带有负电性，所以对于带正电荷的胶体态污染物来说，它可实现电中和而使胶体脱稳，作为烧结碳棒的组成原料起到提高吸附能力、延长使用寿命的作用。

经过纳米化后的纳米硅藻精土，颗粒比表面积增加，吸附能力增强，使用寿命提高，纳米级硅藻精土，可以提高胶粘剂的强度，碳棒的机械强度提高，其原理为：分散的纳米材料可以均匀的分布在胶粘剂中，使材料中的胶粘剂更好的分散外部受力，进而提高了机械强度，由于纳米粒子细化，晶界数量大幅度的增加，可使材料的强度、韧性和超塑性大为提高。

介孔二氧化硅本身是微米级，它中间的介孔是纳米级，所以相较于纳米级硅藻精土和硅藻精土比表面积更大，吸附能力更强，使用寿命更高。

具体实施方式

本发明为了解决现有技术中炭烧接棒吸附效果差、机械强度差、易断、使用寿命短的技术问题，提供了一种烧结碳棒，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

所述的烧结碳棒的原料为：以质量百分比计，颗粒碳65％，胶黏剂5％，硅藻土7％，硅藻精土15％，纳米级硅藻精土5％，介孔二氧化硅3％。

实施例2

实施例3

所述的烧结碳棒的原料为：以质量百分比计，颗粒碳69％，胶黏剂5％，硅藻土11％，硅藻精土9％，纳米级硅藻精土4％，介孔二氧化硅2％。

实施例4

实施例5

所述的烧结碳棒的原料为：以质量百分比计，颗粒碳71％，胶黏剂5％，硅藻土9％，硅藻精土11％，纳米级硅藻精土2％，介孔二氧化硅2％。

实施例6

实施例7

所述的烧结碳棒的原料为：以质量百分比计，颗粒碳75％，胶黏剂10％，硅藻土8％，硅藻精土5％，纳米级硅藻精土1％，介孔二氧化硅1％。

对比实施例1

所述的烧结碳棒的原料为：以质量百分比计，颗粒碳70％，胶黏剂5％，硅藻土25％。

本发明烧结碳棒的具体制备步骤为：

a、按上述实施例分别准备各原料；

b、将准备好的原料放入搅拌机中混合均匀；

c、将混合均匀后的原料利用挤压机挤压成空心碳棒毛坯，将空心碳棒毛坯放入炉灶，通入氮气保护后进行烧结，烧结温度为200-260℃，得到烧结碳棒。

将本发明实施例与对比实施例投加污水后对生活污水中SS等指标的去除率的比较，如下表1所示：

表1

本发明实施例的烧结碳棒与对比实施例制备的烧结碳棒机械强度和使用寿命的比较如下表2所示：

表2

由表1和表2可知，本发明的烧结碳棒投加污水后对生活污水中SS等指标的去除率大幅度提高，在机械强度和使用寿命上也明显提高。

将本发明的烧结碳棒用于粪池污水的处理中，检测处理后水样各指标，如下表3所示：

表3

Claims

1.一种烧结碳棒，其特征在于，所述的烧结碳棒的原料为：以质量百分比计，颗粒碳65％-75％，胶黏剂1％-10％，硅藻土5％-15％，硅藻精土5％-15％，纳米级硅藻精土1％-5％，介孔二氧化硅1％-3％，所述的纳米级硅藻精土是将硅藻精土经过球磨后直径小于100nm的硅藻精土。

2.根据权利要求1所述的一种烧结碳棒，其特征在于，所述的烧结碳棒的原料为：以质量百分比计，颗粒碳68％-72％，胶黏剂3％-7％，硅藻土8％-13％，硅藻精土8％-13％，纳米级硅藻精土2％-4％，介孔二氧化硅1.5％-2.5％。

3.根据权利要求2所述的一种烧结碳棒，其特征在于，所述的烧结碳棒的原料为：以质量百分比计，颗粒碳68％，胶黏剂3％，硅藻土9.5％，硅藻精土13％，纳米级硅藻精土4％，介孔二氧化硅2.5％。

4.根据权利要求2所述的一种烧结碳棒，其特征在于，所述的烧结碳棒的原料为：以质量百分比计，颗粒碳70％，胶黏剂5％，硅藻土10％，硅藻精土10％，纳米级硅藻精土3％，介孔二氧化硅2％。

5.根据权利要求2所述的一种烧结碳棒，其特征在于，所述的烧结碳棒的原料为：以质量百分比计，颗粒碳72％，胶黏剂6％，硅藻土10.5％，硅藻精土8％，纳米级硅藻精土2％，介孔二氧化硅1.5％。

6.根据权利要求1所述的一种烧结碳棒，其特征在于，所述的颗粒碳选用粒度为30-60μm，容积密度≤0.52g/cc，碘吸附值≥1050mg/g的活性炭。

7.根据权利要求1所述的一种烧结碳棒，其特征在于，所述的胶黏剂为聚丙烯。

8.根据权利要求1所述的一种烧结碳棒，其特征在于，所述的硅藻精土为硅藻富集量达92％以上，所述的硅藻精土为白色，紧堆密度为0.3-0.4g/cm³，比表面积为50-60m²/g，数量为2-2.5亿个/g，形体体积0.6-0.8cm³/g，形体内含纳米微孔，孔径为7-125nm。

9.根据权利要求1所述的一种烧结碳棒，其特征在于，所述的介孔二氧化硅的平均孔径为6nm。