CN116510707A - 一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒、制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发泡颗粒及其制备方法和应用，该发泡颗粒能够有效去除自然水体中的磷类污染物，所采用的原料包括硅酸盐水泥20~30份、碳酸钙粉40~60份、发泡剂1~10份、空心玻璃微球0.1~10份、水15~25份；所述发泡颗粒由上述原料经过搅拌混合、挤压造粒或模具造型、浸泡后处理及干燥筛分步骤制得。本发明中所用原料易获取，产品制备工艺简单易实现，制得的发泡颗粒具有孔隙率高、除菌抗菌性能好、除磷效果持久、使用寿命长、成本低等优点，特别适合湖泊、水库、河道、农田退水与养殖尾水等自然水体环境，可漂浮、悬浮或沉降于水体中，不仅具有良好的经济效益，而且具有很好的社会效益和生态效益。

Description

一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种水处理材料，具体涉及一种适用于湖泊、水库、河道、农田退水与养殖尾水等自然水体处理的发泡颗粒、制备方法及应用；属于自然水体治理技术领域。
背景技术
日趋加剧的水污染，已对人类的生存安全构成重大威胁，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍。
目前，在自然水体污染控制和处理中，多采用物理和/或化学方法。其中，物理处理法的原理为通过吸附性材料的物理吸附作用去除水中的污染物，具体可选择活性炭、活性氧化铝等，在这些吸附材料中，活性炭颗粒小，质轻；活性氧化铝质重，虽然这些材料都能够去除水体中的大部分污染物，但是普遍存在成本高、再生费用高、直接废弃又会造成处理费用高或二次污染等缺点，且不易在开阔大水面使用，导致这些物理吸附材料无法在市场上规模化推广应用。
化学处理法一般是在污染水体中投入絮凝剂，使其与水体中的磷、氨氮等污染物发生化学反应，但存在以下缺点：（1）絮凝剂的投入增加了水体中铝、铁含量及泥渣量；（2）絮凝剂难以搅拌混匀，导致去污染效果不佳；（3）絮凝剂不易沉降，且沉降后受底部pH变化影响短时间后又易将氮磷等污染物释放出来，造成反复投加。
还有研究提出：将污染水抽入特定的水处理设备中进行异位处理，这样虽然能够有效去除污染物，实现高纯净化处理，但大大增加了动力费用和设备占地需求，成本和投入都极高，小范围紧急或偶尔使用尚可，根本无法满足常规的自然水体处理需求。
申请号为2020112752870的发明专利公布了一种具有脱氮功能的生物填料及其制备方法，所述生物填料包括凝胶剂A 100份、凝胶剂B 35-55份、发泡催化剂0 .1-1份、凝胶催化剂0 .1-1份、发泡剂2-10份、匀泡剂0 .1-3份和功能脱氮物质2-20份。其制备方法包括先将除凝胶反应B之外的原料混合，再加凝胶反应B进行发泡、固化、爆破。通过采用合理的组分、配比及制备工艺，提高了Fe3O4纳米颗粒在废水处理中的稳定性和生物活性，制得的填料流化效果好、挂膜速度快、脱氮性能优。但是该体系中的铁氧化物具有较高的表面活性结构，容易在水体中流失，导致去污效果不佳，且材料制备工艺复杂、成本较高，最终产品缺乏市场竞争力，不具有市场应用和推广前景。
鉴于上述原因，现有技术中尚缺少一种低成本、实用性强且能简单高效地去除自然水体中污染物的材料和方法。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种低成本的水处理用发泡颗粒，其能够有效去除江河湖泊等大面积自然水体中的磷类污染物，使水质指标得到提升；
目的之二在于提供该发泡颗粒的制备方法，该方法具有工艺简单、成本低等优势；
目的之三在于公布应用该发泡颗粒进行水处理的具体方法。
为了实现上述目标，本发明采用的技术方案如下：
本发明首先公布了一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒，包括如下重量份的原料：
硅酸盐水泥20~30份；
碳酸钙粉40~60份；
发泡剂1~10份；
空心玻璃微球0.1~10份；
水15~25份；
所述发泡颗粒由上述原料经过搅拌混合、挤压造粒或模具造型、浸泡后处理及干燥筛分步骤制得；
所述浸泡后处理为：将挤压造粒得到的半成品投放至负氧离子液浸泡池中，常温浸泡处理2~8h；
所述发泡颗粒的孔隙率达70%以上，总磷去除率高于90%，负氧离子释放量达9000ion/cm³以上。
优选地，前述发泡颗粒为球形、圆柱形、方形或碎石形，可根据使用需求加工成目标形状。
优选地，前述发泡颗粒堆积密度为500~1500kg/m³，可漂浮、悬浮或沉降于水体中，满足多样化的适用场景需求，从而有效去除水体表面和内部的污染物。
更优选地，前述浸泡后处理的处理过程为：将挤压造粒得到的半成品投放至负氧离子液浸泡池中，常温浸泡处理2~8h。
再优选地，所述负氧离子液由负离子复合粉、水及阴离子表面活性剂组成。研究发现，采用上述添加有阴离子表面活性剂的负氧离子液对产品进行浸泡后处理，处理时浸泡液中出现大量细小气泡，这使产品的孔隙率得到提升，赋予产品更强的吸附除磷效果和更多的活性物质吸附点位。
更优选地，前述所采用的负离子复合粉粒径最好小于1000目，为电气石与改性微晶纤维素的混合物，所述电气石与改性微晶纤维素的质量比为10：（1~3）。
再优选地，所述改性微晶纤维素为经聚乙二醇表面改性的微晶纤维素，具体的改性方法为：将微晶纤维素搅拌分散于水中，并加入适量分散剂，得到混合液；再将聚乙二醇投入混合液中，升温至60～100℃进行反应，得到白色浆液，干燥制得改性微晶纤维素。经验证，改性微晶纤维素与电气石制得的负离子复合粉能够进一步优化负氧离子的释放量和长效性，使单位时间内的负氧离子释放量提高至10000ion/cm³左右，以确保该发泡颗粒表面不易附着微生物，延长使用寿命以达到更持久的除磷效果，从工业角度降低应用成本。
本发明还公开了如前所述的一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒的制备方法，包括如下步骤：
S1、按上述重量份称取各原料：硅酸盐水泥、碳酸钙粉、发泡剂、空心玻璃微球、水；
S2、将步骤S1备好的原料输入混合机并搅拌均匀；
S3、将搅拌均匀的混合物输送至挤压造粒机中，得目标形状半成品；
S4、将目标形状半成品均匀铺开后输送至蒸汽养护室内养护，养护温度为50~65℃，养护时间为3~7天；
S5、蒸汽养护后的半成品输送至负氧离子液浸泡池中，常温浸泡处理2~4h；
S6、浸泡处理后的半成品输送至干燥机中，于80~110℃下干燥处理1~3h；
S7、将干燥后的半成品输送至筛分机上进行筛分，包装得发泡颗粒成品。
优选地，前述硅酸盐水泥为工业水泥，为发泡颗粒提供骨架结构，使其具有一定的强度，同时提供碱性微环境和部分钙离子。
优选地，前述碳酸钙粉为石灰石或大理石的粉末状材料，粒径为60~150目，含量大于95%，为该发泡颗粒提供钙离子，在一定条件下与水中的磷酸根发生反应，生成更难溶的磷酸盐。
更优选地，前述发泡剂成分为碳酸氢钠和酒石酸，使发泡颗粒在发泡阶段内部均匀充满较多气泡，提高发泡颗粒的空隙率及比表面积，提高对水中污染物的吸附能力；所述空心玻璃微球堆积密度0.12~0.39g/cm³，粒径为70~100μm，具有质轻、体积大、导热系数好，通过调整其用量可实现对发泡颗粒堆积密度的调节。
更优选地，前述步骤S5中负氧离子液的制备方法为：将球磨处理过的负离子复合粉加入水中并搅拌分散均匀，再向其中投入阴离子表面活性剂并高速分散，所述负离子复合粉与阴离子表面活性剂的质量比为20：（1~2）。该步骤对产品孔道结构改善和孔隙率的提升具有显著效果。
更优选地，前述负离子复合粉为电气石与改性微晶纤维素的混合物，所述电气石与改性微晶纤维素的质量比为10：（1~3）。
更优选地，前述改性的微晶纤维素的改性方法为：将微晶纤维素搅拌分散于水中，并加入适量分散剂，得到混合液；再将聚乙二醇投入混合液中，升温至60～100℃进行反应，得到白色浆液，干燥制得改性微晶纤维素。通过改性微晶纤维素与电气石制得的负离子复合粉对待降解分子与光生电子的反应起到良好的催化作用，使产品在使用过程中持续地产生负离子，体系中具有更多的负离子释放点位，且负离子的附着更加牢固，不易因水流剪切而脱落，从而赋予该水处理发泡颗粒具有更优的负离子释放能力，并保持杀菌抗菌性能的长效持久，进一步优化了其除磷效果并延长使用寿命。这里所述的“杀菌抗菌”是指能够杀死微生物，抑制或控制包括细菌和真菌的微生物的生长，从而能够延长发泡颗粒的使用持久性。
再优选地，前述阴离子表面活性剂选自油酸、油酸三乙醇胺、棕榈酸、油酸钠、棕榈酸钾、羟基乙酸、聚氧化烯基烷基醚磺酸及芳族膦酸中的一种。
本发明还要求保护如前所述的水处理用发泡颗粒在大面积自然水体水处理中的应用，比如江河湖泊等大面积的自然水域中。
具体的水处理方法为：将所述发泡颗粒直接投撒或网兜分装后投入自然水体中，所述发泡颗粒漂浮、悬浮或沉降于水体中。发泡颗粒失效后，将其移出水体干燥、粉碎后直接作为园林绿化或林业的复合肥。
本发明的有益之处在于：
（1） 本发明所用原料低成本且易获取，通过硅酸盐水泥、碳酸钙粉、发泡剂等低成本原料经过搅拌混合、挤压造粒、浸泡后处理及干燥筛分即可制得，将水处理用颗粒材料的制备方法与发泡技术相结合，使制得的发泡颗粒具有孔隙率高、活性物质负载率高等优点，赋予其极好的除磷效果，总磷去除率可达90%以上。
（2）本发明的制备工艺简单且条件温和，易于工业应用。制备过程中，采用负离子复合粉、水及阴离子表面活性剂组成的负氧离子液对产品进行浸泡后处理，浸泡过程中产生一些微小气泡，改善了发泡颗粒的孔结构，使其孔隙结构更丰富，提高了孔隙率，从而优化了对磷酸盐的吸附作用，增强了除磷效果。
（3）制备过程中，通过改性微晶纤维素与电气石制得的负离子复合粉使体系中具有更多的负离子释放点位，单位时间内负氧离子释放量达9000ion/cm³以上，并使负离子的附着更加牢固，不易因水流剪切或气流扰动而脱落，进而使负氧离子液的功效得到显著提升，使用过程中发泡材料表面不易附着微生物，大大提高了除菌抗菌性能，优化了除磷效果和长效性，从而延长了产品的使用寿命。
（4）本发明所制得的产品特别适合在湖泊、水库、河道、农田退水与养殖尾水等自然水体环境中进行应用，能够根据应用水体的性质及需求，调节发泡颗粒的粒径及堆积密度，使其可漂浮、悬浮或沉降于水体中，自由位于水体的上部、中部、下部等不同位置，灵活适应各种应用场景，具有极好的应用前景。
总的来说，本发明通过多举并措，不但降低了产品成本，而且制得的发泡颗粒产品孔隙率高达70％以上，与待处理水的接触面积更大更均匀，吸附更充分，从而优化了除磷效果，总磷去除率可高达90%以上；此外该发泡颗粒的除菌抗菌性能卓越，具有令人欣喜的长效性，进一步提高了工业应用便利性并降低了工业应用成本。在使用过程中，可将发泡颗粒直接投撒或网兜分装后投入水体，待失效后再将其移除水体，通过干燥、粉碎即可直接作为园林绿化或林业的磷肥，不会产生二次污染，既解决了发泡颗粒的处置问题，又提高了附加值，变废为宝，不仅具有良好的经济效益，而且具有很好的社会效益和生态效益。
附图说明
图1是本发明实施例1的产品实物图（1cm方块）；
图2是本发明实施例2的产品实物图（5cm方块）；
图3是本发明实施例3的产品实物图（2~3cm碎块）。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
实施例1
本实施例制得了一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒，其原料包括如下组分：
硅酸盐水泥 26.9份；
碳酸钙粉 50份；
发泡剂 3份；
空心玻璃微球 0.1份；
水 20份。
具体制备方法包括如下步骤：
S1、按照上述重量份称取各原料：硅酸盐水泥、碳酸钙粉、发泡剂、空心玻璃微球及水；其中，硅酸盐水泥为工业水泥；碳酸钙粉为石灰石或大理石的粉末状材料；发泡剂成分为碳酸氢钠和酒石酸；空心玻璃微球堆积密度0.12~0.39g/cm³，粒径为70~100μm；
S2、将上述原料输入混合机并搅拌均匀；
S3、将搅拌均匀的混合物输送至挤压造粒机或模具中，得到目标形状的半成品；
S4、将目标形状的半成品均匀铺开后输送至蒸汽养护室内养护，养护温度为50℃，养护时间为5天；
S5、蒸汽养护后的半成品输送至负氧离子液浸泡池中，常温浸泡处理3h；
其中，负氧离子液的制备方法为：将球磨处理过的负离子复合粉加入水中并搅拌分散均匀，再向其中投入阴离子表面活性剂并高速分散，所述负离子复合粉与阴离子表面活性剂的质量比为20：1，阴离子表面活性剂采用油酸。
负离子复合粉为电气石与改性微晶纤维素的混合物，两者的质量比为10：2。其中，改性微晶纤维素的具体改性方法为：将微晶纤维素搅拌分散于水中，并加入适量分散剂，得到混合液；再将聚乙二醇投入混合液中，升温至60～100℃进行反应，得到白色浆液，干燥制得改性微晶纤维素。
S6、浸泡处理后的半成品输送至干燥机中，于80℃下干燥处理3h；
S7、将干燥后的半成品输送至筛分机上进行筛分，包装得发泡颗粒成品。
本实施例所制得的产品参见图1，堆积密度为1260kg/m³，密度大于水，使用时沉降于水体中。
实施例2
本实施例制得了一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒，其原料包括如下组分：
硅酸盐水泥 25份；
碳酸钙粉 47份；
发泡剂 5份；
空心玻璃微球 4份；
水 19份。
具体制备方法包括如下步骤：
S1、按照上述重量份称取各原料：硅酸盐水泥、碳酸钙粉、发泡剂、空心玻璃微球及水；
S2、将上述原料输入混合机并搅拌均匀；
S3、将搅拌均匀的混合物输送至挤压造粒机或模具中，得到目标形状的半成品；
S4、将目标形状的半成品均匀铺开后输送至蒸汽养护室内养护，养护温度为65℃，养护时间为7天；
S5、蒸汽养护后的半成品输送至负氧离子液浸泡池中，常温浸泡处理2h；
其中，负氧离子液的制备方法为：将球磨处理过的负离子复合粉加入水中并搅拌分散均匀，再向其中投入阴离子表面活性剂并高速分散，所述负离子复合粉与阴离子表面活性剂的质量比为20：2，阴离子表面活性剂为羟基乙酸。
负离子复合粉为电气石与改性微晶纤维素的混合物，两者的质量比为10：3。其中，改性微晶纤维素的具体改性方法为：将微晶纤维素搅拌分散于水中，并加入适量分散剂，得到混合液；再将聚乙二醇投入混合液中，升温至60～100℃进行反应，得到白色浆液，干燥制得改性微晶纤维素。
S6、浸泡处理后的半成品输送至干燥机中，于100℃下干燥处理2h；
S7、将干燥后的半成品输送至筛分机上进行筛分，包装得发泡颗粒成品。
本实施例所制得的产品参见图2，堆积密度为980kg/m³，密度近似于水，使用过程中一段时间可悬浮于水中。
实施例3
本实施例制得了一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒，其原料包括如下组分：
硅酸盐水泥 22份；
碳酸钙粉 44份；
发泡剂 8份；
空心玻璃微球 8份；
水 18份。
具体制备方法包括如下步骤：
S1、按照上述重量份称取各原料：硅酸盐水泥、碳酸钙粉、发泡剂、空心玻璃微球及水；
S2、将上述原料输入混合机并搅拌均匀；
S3、将搅拌均匀的混合物输送至挤压造粒机或模具中，得到目标形状的半成品；
S4、将目标形状的半成品均匀铺开后输送至蒸汽养护室内养护，养护温度为55℃，养护时间为3天；
S5、蒸汽养护后的半成品输送至负氧离子液浸泡池中，常温浸泡处理4h；
其中，负氧离子液的制备方法为：将球磨处理过的负离子复合粉加入水中并搅拌分散均匀，再向其中投入阴离子表面活性剂并高速分散，所述负离子复合粉与阴离子表面活性剂的质量比为20：2，阴离子表面活性剂为聚氧化烯基烷基醚磺酸。
负离子复合粉为电气石与改性微晶纤维素的混合物，两者的质量比为10：1。其中，改性微晶纤维素的具体改性方法为：将微晶纤维素搅拌分散于水中，并加入适量分散剂，得到混合液；再将聚乙二醇投入混合液中，升温至60～100℃进行反应，得到白色浆液，干燥制得改性微晶纤维素。
S6、浸泡处理后的半成品输送至干燥机中，于110℃下干燥处理2h；
S7、将干燥后的半成品输送至筛分机上进行筛分，包装得发泡颗粒成品。
本实施例所制得的产品参见图3，堆积密度为663kg/m³，密度小于水，使用过程中漂浮于水面。
对比例1
本对比例制得了一种水处理用发泡颗粒，其原料包括如下组分：
硅酸盐水泥 26.9份；
碳酸钙粉 50份；
发泡剂 3份；
空心玻璃微球 0.1份；
水 20份。
具体制备方法包括如下步骤：
S1、按照上述重量份称取各原料：硅酸盐水泥、碳酸钙粉、发泡剂、空心玻璃微球及水；
S2、将上述原料输入混合机并搅拌均匀；
S3、将搅拌均匀的混合物输送至挤压造粒机或模具中，得到目标形状的半成品；
S4、将目标形状的半成品均匀铺开后输送至蒸汽养护室内养护，养护温度为60℃，养护时间为3天；
S5、将养护后的半成品输送至筛分机上进行筛分，包装得发泡颗粒成品。
本对比例的堆积密度为1320kg/m³，密度大于水，使用时沉降于水体中。
对比例2
本对比例制得了一种适用于水处理的发泡颗粒，其原料包括如下组分：
硅酸盐水泥 25份；
碳酸钙粉 47份；
发泡剂 5份；
空心玻璃微球 4份；
水 19份。
具体制备方法包括如下步骤：
S1、按照上述重量份称取各原料：硅酸盐水泥、碳酸钙粉、发泡剂、空心玻璃微球及水；
S2、将上述原料输入混合机并搅拌均匀；
S3、将搅拌均匀的混合物输送至挤压造粒机或模具中，得到目标形状的半成品；
S4、将目标形状的半成品均匀铺开后输送至蒸汽养护室内养护，养护温度为50~65℃，养护时间为3~7天；
S5、蒸汽养护后的半成品输送至负氧离子液浸泡池中，常温浸泡处理2~4h；
其中，负氧离子液的制备方法为：将球磨处理过的负离子复合粉加入水中并搅拌分散均匀。所述负离子复合粉为电气石与改性微晶纤维素的混合物，两者的质量比为10：3。其中，改性微晶纤维素的具体改性方法为：将微晶纤维素搅拌分散于水中，并加入适量分散剂，得到混合液；再将聚乙二醇投入混合液中，升温至60～100℃进行反应，得到白色浆液，干燥制得改性微晶纤维素。
S6、浸泡处理后的半成品输送至干燥机中，于100℃下干燥处理3h；
S7、将干燥后的半成品输送至筛分机上进行筛分，包装得发泡颗粒成品。
本对比例所制得的产品堆积密度为1020kg/m³，密度近似于水，使用过程中一段时间可悬浮于水中。
对比例3
本实施例制得了一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒，其原料包括如下组分：
硅酸盐水泥 22份；
碳酸钙粉 44份；
发泡剂 8份；
空心玻璃微球 8份；
水 18份。
具体制备方法包括如下步骤：
S1、按照上述重量份称取各原料：硅酸盐水泥、碳酸钙粉、发泡剂、空心玻璃微球及水；
S2、将上述原料输入混合机并搅拌均匀；
S3、将搅拌均匀的混合物输送至挤压造粒机或模具中，得到目标形状的半成品；
S4、将目标形状的半成品均匀铺开后输送至蒸汽养护室内养护，养护温度为50~65℃，养护时间为3~7天；
S5、蒸汽养护后的半成品输送至负氧离子液浸泡池中，常温浸泡处理2~4h；
其中，负氧离子液的制备方法为：将市购的负离子粉加入水中并搅拌分散均匀，再向其中投入阴离子表面活性剂并高速分散，所述负离子粉与阴离子表面活性剂的质量比为20：1，阴离子表面活性剂为芳族膦酸。
S6、浸泡处理后的半成品输送至干燥机中，于80℃下干燥处理2h；
S7、将干燥后的半成品输送至筛分机上进行筛分，包装得发泡颗粒成品。
本对比例所制得的产品堆积密度为690kg/m³，密度小于水，使用过程中漂浮于水面。
性能检测和应用试验
对本发明的各实施例及对比例所制备得到的发泡颗粒产品进行如下检测：
（1）孔隙率：采用气体吸附法（BET法）进行检测，具体测试方法为行业已知，此处不做赘述，结果见下表1。
（2）分别检测投料0.5h、1h、24h及3天这四个时刻点的样品处理水中的磷浓度，检测结果见下表1。
根据磷浓度结果，计算不同时刻的总磷去除率=【（原水磷浓度－样品处理水磷浓度）÷原水磷浓度】×100%，结果见下表2。
表1
表2
从表1可见，本发明的实施例1~3制得的发泡颗粒孔隙率均高达70%以上，明显优于对比例1~3。经分析，采用负离子复合粉、水及阴离子表面活性剂组成的负氧离子液进行浸泡后处理，对产品孔隙率的提升起到了至关重要的作用，这是因为添加了阴离子表活的负氧离子液在浸泡过程中会产生一些微小气泡，改善了发泡颗粒的孔结构，使其孔隙结构更丰富，提高了孔隙率，而材料的孔隙率对于其吸附除磷效果是至关重要的。
结合表2可见，本发明各实施例在3天时的总磷去除率均达到90%以上，总磷平均浓度约为0.1mg/L，符合GB3838-2002地表水环境质量标准中的Ⅱ类标准，达到生活饮用水地表水源地一级保护区标准。而对比例1~3的产品总磷去除率均不超过75%，对比例1甚至低于50%，而且，在24h后均表现出非常不明显的除磷效果，这也说明了各对比例的产品在投放24h后除磷效果已不显著。
（3）负氧离子释放量检测：采用行业标准方法对本发明各实施例及对比例所制备的发泡颗粒的负离子浓度进行测定，测试条件为：工作舱体积0.1m3，室温，湿度45~60％RH，风速0.3m/s。将检测样品150mg均匀置于仓内，稳定后分别测试0.5h、1h、24h及3天时的负氧离子浓度，测试结果见表3。
（4）微生物生长情况：将发泡颗粒置于自然水体中，并曝气充氧3天后，取出发泡颗粒于显微镜下观察，结果记录见表3。
表3
由表3的检测结果可见，本发明各实施例的产物负氧离子浓度可达到接近10000个（ion）/cm3，而且在检测期间（3天内）均保持较高的负离子浓度，但对比例2和3在使用过程中，随着时间的推移，负离子浓度急剧下降。相应地，微生物生长比较快，这也必然会影响除磷效果，与表1和表2的检测结果基本一致。可见，本发明中通过改性微晶纤维素与电气石制得的负离子复合粉使体系中具有更多的负离子释放点位，且使负离子的附着更加牢固，产品在单位时间内负氧离子释放量达9000ion/cm³以上且可保持长时间高浓度释放，进而使发泡材料表面不易附着微生物，大大提高了除菌抗菌性能，可长时间保持高效处理，从而延长了产品的使用寿命，降低了工业应用成本。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，本领域的技术人员应当了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒，其特征在于，包括如下重量份的原料：
硅酸盐水泥20~30份；
碳酸钙粉40~60份；
发泡剂1~10份；
空心玻璃微球0.1~10份；
水15~25份；
所述发泡颗粒由上述原料经过搅拌混合、挤压造粒或模具造型、浸泡后处理及干燥筛分步骤制得，堆积密度为500~1500kg/m³；
所述浸泡后处理为：将挤压造粒得到的半成品投放至负氧离子液浸泡池中，常温浸泡处理2~8h；
所述发泡颗粒的孔隙率达70%以上，总磷去除率高于90%，负氧离子释放量达9000ion/cm³以上。
2.根据权利要求1所述的一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒，其特征在于，所述发泡颗粒为球形、圆柱形、方形或碎石形。
3.根据权利要求1所述的一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒，其特征在于，所述负氧离子液由负离子复合粉、水及阴离子表面活性剂组成。
4.根据权利要求3所述的一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒，其特征在于，所述负离子复合粉为电气石与改性微晶纤维素的混合物，所述电气石与改性微晶纤维素的质量比为10：（1~3）。
5.如权利要求1~4任一项所述的一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按上述重量份称取各原料：硅酸盐水泥、碳酸钙粉、发泡剂、空心玻璃微球、水；
S2、将步骤S1备好的原料输入混合机并搅拌均匀；
S3、将搅拌均匀的混合物输送至挤压造粒机或模具中，得目标形状半成品；
S4、将目标形状半成品均匀铺开后输送至蒸汽养护室内养护，养护温度为50~65℃，养护时间为3~7天；
S5、蒸汽养护后的半成品输送至负氧离子液浸泡池中，常温浸泡处理2~4h；
S6、浸泡处理后的半成品输送至干燥机中，于80~110℃下干燥处理1~3h；
S7、将干燥后的半成品输送至筛分机上进行筛分，包装得发泡颗粒成品。
6.根据权利要求5所述的一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒的制备方法，其特征在于，所述硅酸盐水泥为工业水泥。
7.根据权利要求5所述的一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒的制备方法，其特征在于，所述碳酸钙粉为石灰石或大理石的粉末状材料，粒径为60~150目。
8.根据权利要求5所述的一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒的制备方法，其特征在于，所述发泡剂成分为碳酸氢钠和酒石酸；所述空心玻璃微球堆积密度0.12~0.39g/cm³，粒径为70~100μm。
9.根据权利要求5所述的一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒的制备方法，其特征在于，所述负氧离子液的制备方法为：将球磨处理过的负离子复合粉加入水中并搅拌分散均匀，再向其中投入阴离子表面活性剂并高速分散，所述负离子复合粉与阴离子表面活性剂的质量比为20：（1~2）。
10.根据权利要求9所述的一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒的制备方法，其特征在于，所述负离子复合粉为电气石与改性微晶纤维素的混合物，所述电气石与改性微晶纤维素的质量比为10：（1~3）。
11.根据权利要求10所述的一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒的制备方法，其特征在于，所述改性微晶纤维素的改性方法为：将微晶纤维素搅拌分散于水中，并加入适量分散剂，得到混合液；再将聚乙二醇投入混合液中，升温至60～100℃进行反应，得到白色浆液，干燥制得改性微晶纤维素。
12.根据权利要求9所述的一种适用于自然水体水处理的发泡颗粒的制备方法，其特征在于，所述阴离子表面活性剂选自油酸、油酸三乙醇胺、棕榈酸、油酸钠、棕榈酸钾、羟基乙酸、聚氧化烯基烷基醚磺酸及芳族膦酸中的一种。
13.如权利要求1~4任一项所述的水处理用发泡颗粒在湖泊、水库、河道、农田退水与养殖尾水类自然水体水处理中的应用。
14.应用如权利要求1~4任一项所述的发泡颗粒的水处理方法，其特征在于，将所述发泡颗粒直接投撒或网兜分装后投放于自然水体中，所述发泡颗粒漂浮、悬浮或沉降于水体中。
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