CN107573005A - 一种陶粒滤料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶粒滤料的制备方法，属于水处理领域。本发明煤矸石通过表面活性剂改性，增加比表面积，提高吸附能力，对煤矸石二次改性，能够使煤矸石与藻类微生物结合，而且藻类微生物也具备吸附能力，两者结合，从而提高煤矸石吸附性能。在制备陶粒滤料过程中，以改性煤矸石为主要原料，贝壳粉为辅助材料，贝壳粉可以起到降低陶粒的密度，并在激发剂的作用下，激发煤矸石的活性，使陶粒比表面积增大，从而提高陶粒滤料的吸附性能，提高了整体的净水效果。本发明解决了目前以粉煤灰、煤矸石为主要原料生产的陶粒，陶粒表面在高温烧结的情况下容易结釉，表面粗糙度不足，导致陶粒的吸附性能差，净水效果差的问题。

Description

一种陶粒滤料的制备方法

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种陶粒滤料的制备方法。

背景技术

陶粒滤料采用优质陶土，粘土，粘溶剂等经团磨、筛分、煅烧加工而成，以好氧活性污泥作为接种，进水两周即可达到曝气生物滤池的处理效果。因具有容重轻、密度小、强度高、耐腐蚀、化学稳定性好、机械强度高及抗碱集料反应性优异等特点，而被广泛应用于建筑、环境保护、园林 园艺、石油化工及农业生产等领域，尤其是水处理领域。近些年来，陶粒滤料的制备主要以页岩及粘土等不可再生自然资源为原料经高温焙烧而成。为了满足日益增长的陶粒滤料的生产需求，就要开采大量的优质的页岩和粘土矿山。一方面必将破坏耕地资源，造成耕地面积下降，进而威胁到我国的粮食安全；另一方面必将破环自然资源，造成自然资源锐减，从而加剧生态系统恶化。

我国已出台了多项与禁采或限采等有关的法律法规，诸如《中华人民共和国环境保护法》、《中国人民共和国矿产资源实施细则》及《中华人民共和国土地管理法实施条例》等。鉴于此，寻找适宜的替代不可再生自然资源制备陶粒滤料的原料已然成为破解制约其可持续发展瓶颈的首要任务。有研究发现，部分固体废弃物的主要化学种类及含量与页岩及粘土等不可再生自然资源的极为相近。这就使得利用固体废弃物完全或部分替代不可再生自然资源来制备陶粒滤料成为现实。以固体废弃物为主要原料制备陶粒滤料具有里程碑式的的意义：其一是可大大减轻环境负担，避免对自然资源的破坏，是实现可持续发展的必由之路；其二是可真正实现工业固体废弃物的减量化、稳定化及无害化，并最终实现资源化利用，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益；其三是为陶粒滤料行业健康、稳定、可持续的发展提供可靠的原料保障。

曝气生物滤池（Biological Aerated Filter，BAF），是将生物接触氧化法与给水过滤相结合的一种好氧生物膜法废水处理工艺，属于生物过滤技术，它主要是利用滤料的拦截和滤料上生物膜的生物降解双重作用将污染物加以去除。目前，BAF常用工艺有Biostry和Biofor两种工艺，Biofor工艺因采用成本较低的重质滤料而应用较多。目前，用于Biofor工艺的滤料包括陶粒、火山岩、沸石等，而陶粒由于具有比表面积大、机械强度高、生物亲和性好、稳定性高等优点而广泛应用。近几年来，以粉煤灰、煤矸石为主要原料生产的陶粒不断研制成功，投入生产和使用。但是以粉煤灰、煤矸石为主要原料生产的陶粒，质脆易碎，陶粒表面在高温烧结的情况下容易结釉，表面粗糙度不足，从而造成陶粒的吸附性能差，导致水处理效率低，净化效果差。因此，生产出一种处理效果好的陶粒滤料存在很大的市场需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前以粉煤灰、煤矸石为主要原料生产的陶粒，陶粒表面在高温烧结的情况下容易结釉，表面粗糙度不足，导致陶粒的吸附性能差的问题，提供一种陶粒滤料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种陶粒滤料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）将煤矸石进行粉碎，过筛，得过筛物，按质量比1：3~4，将过筛物、盐酸溶液进行混合，浸泡1~2h，过滤，得球磨物，将球磨物用水洗涤至中性，得中性物，将中性物在温度55~60℃下烘干，得烘干物，按质量比5~6：0.8~1，将烘干物、表面活性剂进行混合球磨，得球磨物，备用；

（2）按重量份数计，取30~40份水、10~15份蛋白胨、7~8份酵母膏、5~6份琼脂、2~3份氯化钠进行混合均匀，高温灭菌，得营养液，按质量比1：3~4，将蓝藻、营养液进行混合，培养2~3d，再进行超声波提取，得提取液；

（3）按质量比1：3~4，将步骤（1）备用的球磨物、提取液进行混合，浸泡2~3h，过滤，得浸泡球磨物，将浸泡球磨物进行冷冻干燥，得干燥物；

（4）按重量分数计，取20~30份水、10~15份干燥物、7~8份贝壳粉、1~2份粘结剂、0.8~1份激发剂进行混合，得混合物，将混合物放入转盘造粒机中进行造粒，得造粒物，将造粒物在高温下进行干燥，得干燥物a，即得陶粒滤料。

所述步骤（1）中表面活性剂是十二烷基硫酸钠、聚乙二醇其中的任意一种。

所述步骤（2）中超临界二氧化碳流体提取的参数为压力15~20MPa，温度为40~60℃。

所述步骤（4）中粘结剂是硅酸钠水玻璃、硅酸钾水玻璃其中的任意一种。

所述步骤（4）中激发剂是按质量比1：1，先将生石灰、石膏分别放入粉碎机中粉碎，再进行混合，即得激发剂。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：本发明煤矸石通过表面活性剂改性，增加比表面积，提高吸附能力，同时吸附提取液中有效成分，对煤矸石二次改性，能够使煤矸石与藻类微生物结合，而且藻类微生物也具备吸附能力，两者结合，从而提高煤矸石吸附性能，本发明在制备陶粒滤料过程中，以改性煤矸石为主要原料，贝壳粉为辅助材料，贝壳粉可以起到降低陶粒的密度，并在激发剂的作用下，激发煤矸石的活性，使陶粒比表面积增大，从而提高陶粒滤料的吸附性能，同时，减少了煤矸石的随意堆积对耕地的占用及煤矸石带来对环境污染问题。

具体实施方式

表面活性剂是十二烷基硫酸钠、聚乙二醇其中的任意一种。

粘结剂是硅酸钠水玻璃、硅酸钾水玻璃其中的任意一种。

激发剂是按质量比1：1，先将生石灰、石膏分别放入粉碎机中粉碎，再进行混合，即得激发剂。

一种陶粒滤料的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）将煤矸石进行粉碎，过70~80目筛，得过筛物，按质量比1：3~4，将过筛物、1.0mol/L盐酸溶液进行混合，浸泡1~2h，过滤，得球磨物，将球磨物用水洗涤至中性，得中性物，将中性物在温度55~60℃下烘干，得烘干物，按质量比5~6：0.8~1，将烘干物、表面活性剂进行混合球磨，球磨速率为40~50r/min，得球磨物，备用；

（2）按重量份数计，取30~40份水、10~15份蛋白胨、7~8份酵母膏、5~6份琼脂、2~3份氯化钠进行混合均匀，高温灭菌，得营养液，按质量比1：3~4，将蓝藻、营养液进行混合，培养2~3d，再在压力15~20MPa，温度为40~60℃下进行超声波提取，得提取液；

（3）按质量比1：3~4，将步骤（1）备用的球磨物、提取液进行混合，浸泡2~3h，过滤，得浸泡球磨物，将浸泡球磨物进行冷冻干燥，得干燥物；

（4）按重量分数计，取20~30份水、10~15份干燥物、7~8份贝壳粉、1~2份粘结剂、0.8~1份激发剂进行混合，得混合物，将混合物放入转盘造粒机中进行造粒，造粒20~30min，得造粒物，将造粒物在温度105~110℃下进行干燥，得干燥物a，即得陶粒滤料。

实例1

表面活性剂是十二烷基硫酸钠。

粘结剂是硅酸钠水玻璃。

激发剂是按质量比1：1，先将生石灰、石膏分别放入粉碎机中粉碎，再进行混合，即得激发剂。

一种陶粒滤料的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）将煤矸石进行粉碎，过70目筛，得过筛物，按质量比1：3，将过筛物、1.0mol/L盐酸溶液进行混合，浸泡1h，过滤，得球磨物，将球磨物用水洗涤至中性，得中性物，将中性物在温度55℃下烘干，得烘干物，按质量比5：0.8，将烘干物、表面活性剂进行混合球磨，球磨速率为40r/min，得球磨物，备用；

（2）按重量份数计，取30份水、10份蛋白胨、7份酵母膏、5份琼脂、2份氯化钠进行混合均匀，高温灭菌，得营养液，按质量比1：3，将蓝藻、营养液进行混合，培养2d，再在压力15MPa，温度为40℃下进行超声波提取，得提取液；

（3）按质量比1：3，将步骤（1）备用的球磨物、提取液进行混合，浸泡2h，过滤，得浸泡球磨物，将浸泡球磨物进行冷冻干燥，得干燥物；

（4）按重量分数计，取20份水、10份干燥物、7份贝壳粉、1份粘结剂、0.8份激发剂进行混合，得混合物，将混合物放入转盘造粒机中进行造粒，造粒20min，得造粒物，将造粒物在温度105℃下进行干燥，得干燥物a，即得陶粒滤料。

实例2

表面活性剂是聚乙二醇。

粘结剂是硅酸钾水玻璃。

激发剂是按质量比1：1，先将生石灰、石膏分别放入粉碎机中粉碎，再进行混合，即得激发剂。

一种陶粒滤料的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）将煤矸石进行粉碎，过80目筛，得过筛物，按质量比1：4，将过筛物、1.0mol/L盐酸溶液进行混合，浸泡2h，过滤，得球磨物，将球磨物用水洗涤至中性，得中性物，将中性物在温度60℃下烘干，得烘干物，按质量比6：1，将烘干物、表面活性剂进行混合球磨，球磨速率为50r/min，得球磨物，备用；

（2）按重量份数计，取40份水、15份蛋白胨、8份酵母膏、6份琼脂、3份氯化钠进行混合均匀，高温灭菌，得营养液，按质量比1：4，将蓝藻、营养液进行混合，培养3d，再在压力20MPa，温度为60℃下进行超声波提取，得提取液；

（3）按质量比1：4，将步骤（1）备用的球磨物、提取液进行混合，浸泡3h，过滤，得浸泡球磨物，将浸泡球磨物进行冷冻干燥，得干燥物；

（4）按重量分数计，取30份水、15份干燥物、8份贝壳粉、2份粘结剂、1份激发剂进行混合，得混合物，将混合物放入转盘造粒机中进行造粒，造粒30min，得造粒物，将造粒物在温度110℃下进行干燥，得干燥物a，即得陶粒滤料。

实例3

表面活性剂是十二烷基硫酸钠。

粘结剂是硅酸钾水玻璃。

激发剂是按质量比1：1，先将生石灰、石膏分别放入粉碎机中粉碎，再进行混合，即得激发剂。

一种陶粒滤料的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）将煤矸石进行粉碎，过75目筛，得过筛物，按质量比1：3.5，将过筛物、1.0mol/L盐酸溶液进行混合，浸泡1.5h，过滤，得球磨物，将球磨物用水洗涤至中性，得中性物，将中性物在温度57℃下烘干，得烘干物，按质量比5.5：0.9，将烘干物、表面活性剂进行混合球磨，球磨速率为45r/min，得球磨物，备用；

（2）按重量份数计，取35份水、12.5份蛋白胨、7.5份酵母膏、5.5份琼脂、2.5份氯化钠进行混合均匀，高温灭菌，得营养液，按质量比1：3.5，将蓝藻、营养液进行混合，培养2.5d，再在压力17MPa，温度为50℃下进行超声波提取，得提取液；

（3）按质量比1：3.5，将步骤（1）备用的球磨物、提取液进行混合，浸泡2.5h，过滤，得浸泡球磨物，将浸泡球磨物进行冷冻干燥，得干燥物；

（4）按重量分数计，取25份水、12.5份干燥物、7.5份贝壳粉、1.5份粘结剂、0.9份激发剂进行混合，得混合物，将混合物放入转盘造粒机中进行造粒，造粒25min，得造粒物，将造粒物在温度107℃下进行干燥，得干燥物a，即得陶粒滤料。

对照例：潍坊市某公司生产的陶粒滤料。

取某污水厂废水，其中COD浓度820mg/L，BOD浓度652mg/L，氨氮浓度221 mg/L。分别将上述实例所得陶粒滤料与对照例的陶粒滤料加入到废水处理系统中对废水进行处理，处理结果见表1。

表1：

综合上述，本发明的陶粒滤料加入到废水处理工艺中效果处理效果更好，值得推广使用。

Claims (5)

1.一种陶粒滤料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）将煤矸石进行粉碎，过筛，得过筛物，按质量比1：3~4，将过筛物、盐酸溶液进行混合，浸泡1~2h，过滤，得滤渣，将滤渣用水洗涤至中性，得中性物，将中性物在温度55~60℃下烘干，得烘干物，按质量比5~6：0.8~1，将烘干物、表面活性剂进行混合球磨，得球磨物，备用；

（2）按重量份数计，取30~40份水、10~15份蛋白胨、7~8份酵母膏、5~6份琼脂、2~3份氯化钠进行混合均匀，高温灭菌，得营养液，按质量比1：3~4，将蓝藻、营养液进行混合，培养2~3d，再进行超声波提取，得提取液；

（3）按质量比1：3~4，将步骤（1）备用的球磨物、提取液进行混合，浸泡2~3h，过滤，得浸泡球磨物，将浸泡球磨物进行冷冻干燥，得干燥物；

（4）按重量分数计，取20~30份水、10~15份干燥物、7~8份贝壳粉、1~2份粘结剂、0.8~1份激发剂进行混合，得混合物，将混合物放入转盘造粒机中进行造粒，得造粒物，将造粒物在高温下进行干燥，得干燥物a，即得陶粒滤料。

2.根据权利要求1所述陶粒滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中表面活性剂是十二烷基硫酸钠、聚乙二醇其中的任意一种。

3.根据权利要求1所述陶粒滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中超临界二氧化碳流体提取的参数为压力15~20MPa，温度为40~60℃。

4.根据权利要求1所述陶粒滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中粘结剂是硅酸钠水玻璃、硅酸钾水玻璃其中的任意一种。

5.根据权利要求1所述陶粒滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中激发剂是按质量比1：1，先将生石灰、石膏分别放入粉碎机中粉碎，再进行混合，即得激发剂。