CN105597677A - 一种农业灌溉水处理材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水处理材料领域，涉及一种农业灌溉水处理材料的制备方法。本发明提出的制备方法是将秸秆焙烧碳化，制备高比表面积多孔结构吸附材料，具体工艺包括粉碎秸秆、制备浆料、成型加工以及高温焙烧等。本发明制备的水处理材料具有以下优点：（1）吸附污染物容量大，有类似活性炭的多孔道结构，比表面积大，吸附活性点多；（2）吸附污染物种类多，可以去除灌溉水中的重金属离子、微生物以及农药、染料等有机物；（3）再生利用循环次数多，节约资源，降低成本；（4）制备方法简单，不依赖大型仪器设备，有利于推广和应用。本发明制备的水处理材料可用于大容量、流域性污染灌溉水的低成本净化，市场前景广阔。

Description

一种农业灌溉水处理材料的制备方法
技术领域
本发明属于水处理材料技术领域，具体涉及一种农业灌溉水处理材料的制备方法。
背景技术
长三角土地肥沃，河网密布，水源充沛。随着生产发展和人口剧增等多重因素，工业和生活“三废”排放量不断增加，地表灌溉水的污染并引起的水质性缺水越来越严重，生态环境压力越来越大，特别在长三角下游的大部分地区地下水的盐分很高，不能用于农业灌溉，上游工农业排放的污水和生活废水是农业灌溉的唯一淡水资源。污水灌溉污染了农田土壤和产品质量，存在各种安全隐患。将污染灌溉水净化处理后再利用，重复利用水资源，是缓解水资源短缺和水污染严重的重要手段[SonYK,YoonCG,RheeHP,etal.PaddyandWaterEnvironment,2013,11,543-550.]。虽然污水处理技术已经成熟，可达到无病原菌、不破坏土壤的结构和性能、不危害农作物、不污染地下水等要求，但按照国家城市污水再生回灌农田安全技术规范来处理灌溉水，建设成本昂贵，难于在实际生产中应用。郭飞等[郭飞，周志疆，刘士辉等.安徽农学通报,2011,17,77-79]介绍了生物净化处理、砂石过滤处理、紫外线杀菌处理、反渗透处理等灌溉水处理技术，但结合产能等需要，难于在大面积农田生产中达到理想的处理效果。杨再雍等[杨再雍，邱立华．李明玉．广西轻工业，2008，113,80-81．]研究应用人工湿地系统水净化技术，是利用植物-微生物-基质联合作用的生态工程方法，能有效去除污染物质，处理效果好，设备简单，基建和运行费用低，维护管理方便，出水水质稳定，能够达到农田灌溉水质标准，但其所需要的占地面积地大，生产上是不可行的。近年来，王修贵等[王修贵，魏小华．水利水电科技进展，2010，30,91-94．]广泛开展了美国的灌溉-排水-湿地综合管理系统在中国农村实际应用的研究工作，控制农业面源污染，同样需要大量的湿地面积，不适合污水灌溉的预处理。总体上看，目前国内污水灌溉前缺少行之有效、使用方便的净化处理措施，也缺乏相关的理论研究和技术支持。
发明内容
本发明的目的在于提供一种农业灌溉水处理材料的制备方法。本发明提出的制备方法是将秸秆焙烧碳化，制备高比表面积多孔结构吸附材料，具体工艺包括粉碎秸秆、制备浆料、成型加工以及高温焙烧等。本发明制备的水处理材料具有以下优点：（1）吸附污染物容量大，有类似活性炭的多孔道结构，比表面积大，吸附活性点多；（2）吸附污染物种类多，可以去除灌溉水中的重金属离子、微生物以及农药、染料等有机物；（3）再生利用循环次数多，节约资源，降低成本；（4）制备方法简单，不依赖大型仪器设备，有利于推广和应用。本发明制备的水处理材料可用于大容量、流域性污染灌溉水的低成本净化，市场前景广阔。
本发明提出的农业灌溉水处理材料的制备方法，具体步骤如下：
1）粉碎秸秆：将秸秆粉碎成20~40目的颗粒；
2）制备秸秆混合浆料：将膨润土、粉煤灰、钛白粉、粘土、步骤１)得到的秸秆粉与水混合、搅拌，得到秸秆混合浆料；
3）成型加工：将秸秆混合浆料置于空心砖模具中，制成秸秆坯；
4）高温焙烧：将秸秆坯置于窑炉中，于500~600℃下焙烧12~24小时，取出、冷却，制得农业灌溉水处理材料。
本发明中，所述秸秆为麦秸秆、稻秸秆、大豆秸秆、玉米秸秆或油菜秸秆中任一种。
本发明中，秸秆混合浆料中，各种物质的重量百分比分别为：
膨润土重量百分比5%~20%；
粉煤灰重量百分比5%~20%；
钛白粉重量百分比5%~20%；
粘土重量百分比5%~20%；
秸秆粉重量百分比15%~30%；
其余为水，其总重量满足100%。.
利用本发明制备方法得到的灌溉水处理材料置于灌溉渠内，筑成长10米、横截面为1平方米的滤层，检测灌溉水通过前后的水质。
本发明的有益效果在于：（1）将膨润土、粉煤灰、钛白粉、粘土、秸秆粉混合，通过焙烧获得复合水处理材料，在焙烧中，秸秆碳化，使得复合水处理材料具有高比表面积多孔结构，另一方面，焙烧生成的秸秆碳也具有污水净化功能，提升了复合水处理材料的净化能力。（2）利用膨润土吸附重金属离子、粉煤灰吸附有机物、钛白粉催化灭活微生物、粘土粘结成型等功能，极大提高了复合水处理材料的适用性，这种新型复合材料的制备方法为国内外首创。（3）成本低、工艺简单，对仪器设备的依赖度低。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明。
实施例1
将麦秸秆用自来水洗净，烘干，置于粉碎机中粉碎成20~40目的颗粒。
将5公斤膨润土、20公斤粉煤灰、5公斤钛白粉、20公斤粘土、15公斤秸秆粉与35公斤水混合、搅拌，得秸秆混合浆料。
将混合浆料置于空心砖模具中，制成秸秆坯。
将秸秆坯置于窑炉中，于500℃焙烧24小时，取出、冷却，制得农业灌溉水处理材料。
将灌溉水处理材料置于灌溉渠内，筑成长10米、横截面为1平方米的滤层，检测灌溉水通过前后的水质，重金属总量下降92%，农药类有机物下降81%，类大肠杆菌群下降95%。
实施例2
将稻秸秆用自来水洗净，烘干，置于粉碎机中粉碎成20~40目的颗粒。
将20公斤膨润土、5公斤粉煤灰、20公斤钛白粉、5公斤粘土、20公斤秸秆粉与30公斤水混合、搅拌，得秸秆混合浆料。
将混合浆料置于空心砖模具中，制成秸秆坯。
将秸秆坯置于窑炉中，于600℃焙烧12小时，取出、冷却，制得农业灌溉水处理材料。
将灌溉水处理材料置于灌溉渠内，筑成长10米、横截面为1平方米的滤层，检测灌溉水通过前后的水质，重金属总量下降86%，农药类有机物下降98%，类大肠杆菌群下降99%。
实施例3
将大豆秸秆用自来水洗净，烘干，置于粉碎机中粉碎成20~40目的颗粒。
将5公斤膨润土、5公斤粉煤灰、5公斤钛白粉、5公斤粘土、30公斤秸秆粉与50公斤水混合、搅拌，得秸秆混合浆料。
将混合浆料置于空心砖模具中，制成秸秆坯。
将秸秆坯置于窑炉中，于550℃焙烧18小时，取出、冷却，制得农业灌溉水处理材料。
将灌溉水处理材料置于灌溉渠内，筑成长10米、横截面为1平方米的滤层，检测灌溉水通过前后的水质，重金属总量下降96%，农药类有机物下降76%，类大肠杆菌群下降81%。
实施例4
将玉米秸秆用自来水洗净，烘干，置于粉碎机中粉碎成20~40目的颗粒。
将10公斤膨润土、10公斤粉煤灰、10公斤钛白粉、10公斤粘土、20公斤秸秆粉与40公斤水混合、搅拌，得秸秆混合浆料。
将混合浆料置于空心砖模具中，制成秸秆坯。
将秸秆坯置于窑炉中，于580℃焙烧16小时，取出、冷却，制得农业灌溉水处理材料。
将灌溉水处理材料置于灌溉渠内，筑成长10米、横截面为1平方米的滤层，检测灌溉水通过前后的水质，重金属总量下降83%，农药类有机物下降96%，类大肠杆菌群下降79%。
实施例5
将油菜秸秆用自来水洗净，烘干，置于粉碎机中粉碎成20~40目的颗粒。
将15公斤膨润土、10公斤粉煤灰、15公斤钛白粉、10公斤粘土、18公斤秸秆粉与32公斤水混合、搅拌，得秸秆混合浆料。
将混合浆料置于空心砖模具中，制成秸秆坯。
将秸秆坯置于窑炉中，于540℃焙烧14小时，取出、冷却，制得农业灌溉水处理材料。
将灌溉水处理材料置于灌溉渠内，筑成长10米、横截面为1平方米的滤层，检测灌溉水通过前后的水质，重金属总量下降90%，农药类有机物下降86%，类大肠杆菌群下降91%。

Claims (3)

1.一种农业灌溉水处理材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
1）粉碎秸秆：将秸秆粉碎成20~40目的颗粒；
2）制备秸秆混合浆料：将膨润土、粉煤灰、钛白粉、粘土、步骤1)得到的秸秆粉与水混合、搅拌，得到秸秆混合浆料；
3）成型加工：将秸秆混合浆料置于空心砖模具中，制成秸秆坯；
4）高温焙烧：将秸秆坯置于窑炉中，于500~600℃下焙烧12~24小时，取出、冷却，制得农业灌溉水处理材料。
2.根据权利要求1所述的农业灌溉水处理材料的制备方法，其特征在于所述的秸秆为麦秸秆、稻秸秆、大豆秸秆、玉米秸秆或油菜秸秆之一种。
3.根据权利要求1所述的农业灌溉水处理材料的制备方法，其特征在于所述的秸秆混合浆料中各种物质的重量百分比分别为：
膨润土重量百分比5%~20%；
粉煤灰重量百分比5%~20%；
钛白粉重量百分比5%~20%；
粘土重量百分比5%~20%；
秸秆粉重量百分比15%~30%；
其余为水，其总重量满足100%。
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