CN113412773A - 基于触媒材料的活化水防污堵滴灌用装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及滴灌技术领域，具体涉及基于触媒材料的活化水防污堵滴灌用装置的方法，包括以下步骤：S1、将人造沸石进行活化；S2、将制作化肥水的水使用人造石进行过滤；S3、制作化肥水，将化肥水加入到滴灌装置中，进行滴灌；S4、在滴灌结束后使用清水将滴灌装置进行清洗，等清洗完成后，晾晒滴灌装置；本发明通过测试，沸石去除钙镁离子的去除率达到90％以上，使滴灌装置不会因为钙镁离子造成堵塞，同时由于沸石具有密度大、沉降性能好的特点，在很多循环用水工艺中，不会产生管道堵塞等影响，沸石具有特殊的性质，经吸附作用以后，并不能改变它的结构，依然能够作为复合肥料的原料。

Description

基于触媒材料的活化水防污堵滴灌用装置的方法
技术领域
本发明涉及滴灌技术领域，具体涉及基于触媒材料的活化水防污堵滴灌用装置的方法。
背景技术
滴灌是目前世界上最先进的节水灌溉方式之一，滴灌具有节水、节肥、省工等诸多优点，在我国西北内陆、东北四省、两广地区等均已有大规模应用。然而，灌水器堵塞已成为制约滴灌技术应用和推广的关键问题，但是滴灌装置滴灌的化肥水，都是直接使用水进行制备化肥水，最多将水中的杂质进行过滤，但是现在水的中，很多地方，都会含有大量钙镁离子，长时间使用，会导致滴灌装置的堵塞，钙镁离子的堵塞非常难以去除。
发明内容
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明的第一目的在于提供基于触媒材料的活化水防污堵滴灌用装置的方法，解决上述背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
基于触媒材料的活化水防污堵滴灌用装置的方法，包括以下步骤：
S1、将人造沸石进行活化；
S2、将制作化肥水的水使用人造石进行过滤；
S3、制作化肥水，将化肥水加入到滴灌装置中，进行滴灌；
S4、在滴灌结束后使用清水将滴灌装置进行清洗，等清洗完成后，晾晒滴灌装置；
S5、向晾晒完成后的滴灌装置中加入触媒材料的活化水，进行清理滴灌装置。
通过采用上述技术方案：沸石去除钙镁离子的去除率达到90％以上，使滴灌装置不会因为钙镁离子造成堵塞，同时由于沸石具有密度大、沉降性能好的特点，在很多循环用水工艺中，不会产生管道堵塞等影响。
本发明进一步设置为：所述步骤S1中，包括以下步骤：
S101、将人造沸石加入到含有改性试剂的锥形瓶中，充分摇匀；
S102、将上述步骤摇匀后的人造沸石和改性试剂放入到恒温振荡器中，进行震荡，生成改性的沸石；
S103、将上述步骤中震荡后的改性沸石进行静置30min，然后进行过滤；
S104、将上述步骤中改性后的沸石放入坩埚中，使用电炉加热至沸石表面的参与改性液蒸干；
S105、将上述步骤中蒸干后的沸石放入到烘箱的内部，烘干，取出置于干燥器中备用。
通过采用上述技术方案：沸石具有特殊的性质，经吸附作用以后，并不能改变它的结构，依然能够作为复合肥料的原料，这样不仅避免了浪费而且节约了能源，沸石具有保氮和减少磷固定的特性，而且沸石中含有的多种微量元素和丰富的钾元素对农作物的生长有积极地促进作用，因此，沸石可以被广泛使用到复合肥料的生产当中，沸石的保N性便可以使土壤的N及施加的N肥得到有效利用。
本发明进一步设置为：所述步骤S2中，包括以下步骤：
S201、将水中加入步骤S1中活化沸石、NaCl(1mol/L)·NaCl(2mo1/L)活化沸石和浓度为：1+1.5mol/L的NaCl+NaOH和浓度为：l+lmol/L的NaCl+NaOH；
S202、将上述溶液加入到六连搅拌器上恒速搅拌，静置15min。
通过采用上述技术方案：将水中的钙镁离子去除。
本发明进一步设置为：所述步骤S102中，震荡的条件：在室温条件下以一定的振速震荡24h。
通过采用上述技术方案：随着振荡速度的增大，钙离子去除率逐渐增大，镁离子去除率在120r/min到160r/min范围内增大，但在160r/min到204r/min范围内却逐渐降低，但效果并不明显，当振荡速度为200r/min时，总硬度去除率达到68.2％，综合考虑，最佳振荡速度选取180r/min。
本发明进一步设置为：所述步骤S105中以温度为110℃-120℃的条件下烘干2h。
通过采用上述技术方案：烘干的速率最高。
本发明进一步设置为：所述步骤S202中搅拌的速度为：100-150r/min，搅拌时间为：90min。
通过采用上述技术方案：搅拌的速率最高。
本发明进一步设置为：所述步骤S3中包括以下步骤：
S301、根据土地的面积，称取合适的肥料；
S302、将称取的肥料进行过滤，将肥料中的杂质进行去除；
S303、将去除杂质的肥料，加入到粉碎机进行粉碎；
S304、将粉碎后的肥料，使用搅拌器进行搅拌，使不同的肥料进行充分混合；
S305、将混合的肥料加入过滤后的水，生成化肥水；
S306、将化肥水加入到滴灌装置中。
通过采用上述技术方案：更好的进行滴灌，防止出现堵塞的情况。
有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
通过测试，沸石去除钙镁离子的去除率达到90％以上，使滴灌装置不会因为钙镁离子造成堵塞，同时由于沸石具有密度大、沉降性能好的特点，在很多循环用水工艺中，不会产生管道堵塞等影响，沸石具有特殊的性质，经吸附作用以后，并不能改变它的结构，依然能够作为复合肥料的原料，这样不仅避免了浪费而且节约了能源，沸石具有保氮和减少磷固定的特性，而且沸石中含有的多种微量元素和丰富的钾元素对农作物的生长有积极地促进作用，因此，沸石可以被广泛使用到复合肥料的生产当中，沸石的保N性便可以使土壤的N及施加的N肥得到有效利用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例
基于触媒材料的活化水防污堵滴灌用装置的方法，包括以下步骤：
S1、将人造沸石进行活化；
S101、将人造沸石加入到含有改性试剂的锥形瓶中，充分摇匀；
S102、将上述步骤摇匀后的人造沸石和改性试剂放入到恒温振荡器中，震荡的条件：在室温条件下以一定的振速震荡24h，进行震荡，生成改性的沸石；
S103、将上述步骤中震荡后的改性沸石进行静置30min，然后进行过滤；
S104、将上述步骤中改性后的沸石放入坩埚中，使用电炉加热至沸石表面的参与改性液蒸干；
S105、将上述步骤中蒸干后的沸石放入到烘箱的内部，烘干，取出置于干燥器中备用。
S2、将制作化肥水的水使用人造石进行过滤；
S201、将水中加入步骤S1中活化沸石、NaCl(1mol/L)·NaCl(2mo1/L)活化沸石和NaCl+NaOH(1+1.5mol/L)和NaCl+NaOH(l+lmol/L)；
S202、将上述溶液加入到六连搅拌器上恒速搅拌，静置15min，搅拌的速度为：100-150r/min，搅拌时间为：90min。
S3、制作化肥水，将化肥水加入到滴灌装置中，进行滴灌；
S301、根据土地的面积，称取合适的肥料；
S302、将称取的肥料进行过滤，将肥料中的杂质进行去除；
S303、将去除杂质的肥料，加入到粉碎机进行粉碎；
S304、将粉碎后的肥料，使用搅拌器进行搅拌，使不同的肥料进行充分混合；
S305、将混合的肥料加入过滤后的水，生成化肥水；
S306、将化肥水加入到滴灌装置中。
S4、在滴灌结束后使用清水将滴灌装置进行清洗，等清洗完成后，晾晒滴灌装置；
S5、向晾晒完成后的滴灌装置中加入触媒材料的活化水，进行清理滴灌装置。
测定原理：
总硬度在PH＝10的氨性缓冲溶液，EDTA可与钙镁离子形成稳定的络合物，以铬黑T为指示剂滴定，至溶液由紫红色变成天蓝色即为终点。主要反应式如下：
Figure BDA0003096252790000061
Figure BDA0003096252790000062
Figure BDA0003096252790000063
Figure BDA0003096252790000064
Figure BDA0003096252790000065
Figure BDA0003096252790000066
主要试剂的配制：
1.10mol/L钙标准溶液
将CaC03(G·R)放于烘箱中在180℃的条件下干燥3h，待冷却后，称取0.01g，用少量的去离子水溶解并转入100mL的容量瓶中，滴加几滴1:1的HCl溶液。
2.10mol/LEDTA溶液
用分析天平称取3.72gEDTA(A·R)，用去离子水加以溶解，并稀释到1000mL的容量瓶中，用10mo1/L钙标准溶液标定，计算其浓度。
3.NH4Cl-NH3·H20缓冲溶液
称取16.9gNH4Cl(A·R)溶于143mL的浓氨水中，再加去离子水稀释至250mL o
4.铬黑T指示剂
称取O.5g铬黑T，加100g的NaCl充分混合、碾磨均匀，通过40-50目，贮于棕色瓶中，密塞备用，此法配制的铬黑T指示剂可长期保存。
步骤：
1.用移液管移取一定量(V1)试样于250mL锥形瓶中，稀释至50mL。
2.移取NH4C1-NH3·H20缓冲溶液4mL和50-100mg的铬黑T指示剂，充分振荡使其溶解。
3.用EDTA溶液滴定，使其由酒红色变为天蓝色，即为反应终点，记录下EDTA溶液的消耗量V2。
4.结果计算
Ca2+(mg/L)＝C×V2/V1×100.1
式中：C-EDTA浓度，mol/L
V2-EDTA消耗量，mL
V1－试样体积，mL
通过测试，沸石去除钙镁离子的去除率达到90％以上，使滴灌装置不会因为钙镁离子造成堵塞，同时由于沸石具有密度大、沉降性能好的特点，在很多循环用水工艺中，不会产生管道堵塞等影响，沸石具有特殊的性质，经吸附作用以后，并不能改变它的结构，依然能够作为复合肥料的原料，这样不仅避免了浪费而且节约了能源，沸石具有保氮和减少磷固定的特性，而且沸石中含有的多种微量元素和丰富的钾元素对农作物的生长有积极地促进作用，因此，沸石可以被广泛使用到复合肥料的生产当中，沸石的保N性便可以使土壤的N及施加的N肥得到有效利用。
沸石投加量对硬度的去除有较大的影响，随着沸石量的增加对硬度及钙镁离子的去除率而逐渐提高，当投加量从0.5g增加到2.5g时，总硬的去除率
从21.74％升高到71.01％，当投加量再增加到3g时，总硬度去除率达到71.74％，仅增加了0.73％。这是由于在投加量为2.5g时，沸石的离子交换特性和吸附特性已经几乎达到了平衡，若继续增加投加量，去除率也不会有明显的提高，考虑到经济性，选择最佳沸石投加量为2.5g/100mL。
时间对硬度、钙镁离子去除率的影响较大。沸石对硬度及钙镁离子的离子交换能力和吸附能力随反应时间的增加而增加，在100Omin时几乎达到平衡，在刚开始的20min内总硬、钙镁离子的去除速率都非常大，这主要是由于刚开始的时候，钙镁离子的浓度大，沸石有大量的结合点位可供吸附，所以在前20min内硬度及钙镁离子的去除率非常快。但是随着时间的延长，钙镁离子的浓度逐渐降低，能够提供吸附和离子交换的点位也逐渐减少，导致去除速率降低，在100min时对硬度的去除率达到71.01％。当时间再次增加到120min时，硬度去除率达到71.74％，仅增加了0.73％，于是最佳的时间选择为100min。
沸石粒度越小，表面积越大，交换能力和吸附能力越强。沸石粒度的减小，沸石对总硬度及钙镁离子的去除率均逐渐升高，在10-20目的范围内，总硬度去除率为68.11％，对钙镁离子的去除率均超过60％；当粒度超过20目，总硬度去除率低于60％。
随着振荡速度的增大，钙离子去除率逐渐增大，镁离子去除率在120r/min到160r/min范围内增大，但在160r/min到204r/min范围内却逐渐降低，但效果并不明显，当振荡速度为200r/min时，总硬度去除率达到68.2％，综合考虑，最佳振荡速度选取180r/min。
随着pH碱性的增强，对硬度及钙镁离子的去除率均提高，去除效果在pH＝13最好，其中，在pH于2-4的范围内时，去除率随pH增加而增长较快，在pH＝4时，硬度去除率达39.12％，仍然较低。在pH＝4-8时，镁离子的去除率随着pH的增大趋于稳定，这是因为在酸性条件下，H+和M+发生了竞争吸附，使镁离子的交换性能降低；然而钙离子和总硬度的去除率逐渐增加，当pH升到10以后，对硬度的去除率再次快速增加，这是由于人造沸石经过了碱性条件的改性之后，使可交换度和吸附性能增大从而使去除率增高。但是在pH>11时水处理体系中便开始出现絮凝状的Ca(OH)2沉淀，在高的pH条件下长时间使用容易造成堵塞，降低使用寿命，不利于工业水处理的应用。因此，工业上pH应控制在5-10的范围内，最佳pH值取l0。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.基于触媒材料的活化水防污堵滴灌用装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将人造沸石进行活化；
S2、将制作化肥水的水使用人造石进行过滤；
S3、制作化肥水，将化肥水加入到滴灌装置中，进行滴灌；
S4、在滴灌结束后使用清水将滴灌装置进行清洗，等清洗完成后，晾晒滴灌装置；
S5、向晾晒完成后的滴灌装置中加入触媒材料的活化水，进行清理滴灌装置。
2.根据权利要求1所述的基于触媒材料的活化水防污堵滴灌用装置的方法，其特征在于：所述步骤S1中，包括以下步骤：
S101、将人造沸石加入到含有改性试剂的锥形瓶中，充分摇匀；
S102、将上述步骤摇匀后的人造沸石和改性试剂放入到恒温振荡器中，进行震荡，生成改性的沸石；
S103、将上述步骤中震荡后的改性沸石进行静置30min，然后进行过滤；
S104、将上述步骤中改性后的沸石放入坩埚中，使用电炉加热至沸石表面的参与改性液蒸干；
S105、将上述步骤中蒸干后的沸石放入到烘箱的内部，烘干，取出置于干燥器中备用。
3.根据权利要求1所述的基于触媒材料的活化水防污堵滴灌用装置的方法，其特征在于：所述步骤S2中，包括以下步骤：
S201、将水中加入步骤S1中活化沸石、NaCl(1mol/L)·NaCl(2mo1/L)活化沸石和浓度为：1+1.5mol/L的NaCl+NaOH和浓度为：l+lmol/L的NaCl+NaOH；
S202、将上述溶液加入到六连搅拌器上恒速搅拌，静置15min。
4.根据权利要求2所述的基于触媒材料的活化水防污堵滴灌用装置的方法，其特征在于：所述步骤S102中，震荡的条件：在室温条件下以一定的振速震荡24h。
5.根据权利要求2所述的基于触媒材料的活化水防污堵滴灌用装置的方法，其特征在于：所述步骤S105中以温度为110℃-120℃的条件下烘干2h。
6.根据权利要求3所述的基于触媒材料的活化水防污堵滴灌用装置的方法，其特征在于：所述步骤S202中搅拌的速度为：100-150r/min，搅拌时间为：90min。
7.根据权利要求1所述的基于触媒材料的活化水防污堵滴灌用装置的方法，其特征在于：所述步骤S3中包括以下步骤：
S301、根据土地的面积，称取合适的肥料；
S302、将称取的肥料进行过滤，将肥料中的杂质进行去除；
S303、将去除杂质的肥料，加入到粉碎机进行粉碎；
S304、将粉碎后的肥料，使用搅拌器进行搅拌，使不同的肥料进行充分混合；
S305、将混合的肥料加入过滤后的水，生成化肥水；
S306、将化肥水加入到滴灌装置中。
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王天志;王迪;徐飞鹏;李云开;: "高钙镁离子地下水滴灌施肥系统堵塞效应", 排灌机械工程学报 *
赵启文;张兴儒;严刚;王小青;: "斜发沸石对锌冶炼废水中钙镁离子的吸附研究", 无机盐工业 *
赵辉;刘志红;孟亚鸽;韩正伟;: "沸石处理磷矿浮选废水的试验研究", 非金属矿 *
钱锋;宋永会;孙杨;彭剑峰;曾萍;弓爱君;: "钙型天然斜发沸石同步脱氮除磷特性", 环境科学研究 *

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