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一种改性藻土净剂及其制备方法

阅读:1022发布:2020-08-21

专利汇可以提供一种改性藻土净剂及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种改性 硅 藻土净 水 剂及其制备方法,改性 硅藻土 净水剂由硅藻土、 铝 灰、海绵 铁 、超轻粘土组成。本发明一种改性硅藻土净水剂及其制备方法先对硅藻土进行物理改性和化学改性,增大硅藻土的 吸附 量;将铝灰和海绵铁包覆在改性硅藻土颗粒中,且海绵铁是加入了黏土和 氧 化铝且经过二次还原得到的海绵铁,使得制备得到的改性硅藻土净水剂对杂质的吸附能 力 更强且性能更稳定;在改性硅藻土颗粒表面包覆着一层超轻粘土,起到稳定改性硅藻土净水剂性能的作用,从而使改性硅藻土净水剂易于清理,重复利用率高。,下面是一种改性藻土净剂及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种改性藻土净剂,其特征在于,所述改性硅藻土净水剂由以下重量份的组分组成:硅藻土30~40份、灰5~10份、海绵10~15份、超轻粘土5~10份。
2.根据权利要求1所述的一种改性硅藻土净水剂,其特征在于,所述硅藻土的粒径为30μm~40μm。
3.根据权利要求1所述的一种改性硅藻土净水剂,其特征在于,所述铝灰的主要成分中:金属铝的重量百分数为25%、三化二铝的重量百分数为35%、二氧化硅的重量百分数为
10%。
4.根据权利要求1所述的一种改性硅藻土净水剂,其特征在于,所述海绵铁的制备方法为:1)将3~5重量份的黏土、3~5重量份的氧化铝、90~100重量份的铁矿石混合均匀,再放入球磨机中球磨至80目~100目,得到混合料;2)将步骤1)中的混合料制粒,再将粒状混合料焙烧,焙烧温度为900℃~1000℃,得到氧化颗粒;3)将步骤2)中的氧化颗粒放入还原炉中,通入一氧化进行还原,得到还原颗粒;4)取出还原颗粒冷却至室温,冷却速率为8℃/s~10℃/s;5)将还原颗粒放入还原炉中,通入氢气进行还原,得到所述海绵铁。
5.根据权利要求1所述的一种改性硅藻土净水剂,其特征在于,所述改性硅藻土净水剂由以下重量份的组分组成:硅藻土35份、铝灰8份、海绵铁12份、超轻粘土7份。
6.权利要求1-5中任意一项所述的一种改性硅藻土净水剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)改性硅藻土:将硅藻土放入质量浓度为4mol/L~6mol/L的盐酸溶液中,在温度为38℃~43℃,搅拌速度为80r/min~100r/min的条件下搅拌20min~25min,取出硅藻土并水洗至中性,将硅藻土放入温度为300℃~350℃的烘箱中恒温干燥3 h~5h,即得所述改性硅藻土;
(2)制粒:将步骤(1)中的改性硅藻土制粒,并烧结,烧结的温度为800℃~900℃,制得改性硅藻土颗粒;
(3)包覆铝灰和海绵铁:将铝灰、海绵铁和步骤(2)中的改性硅藻土颗粒加入异丙醇中,混合搅拌5 h~8h,混合搅拌的温度为70℃~80℃,得到包覆着铝灰和海绵铁的改性硅藻土颗粒;
(4)烧制:将超轻粘土和步骤(3)中包覆着铝灰和海绵铁的改性硅藻土颗粒混合均匀并制粒,再烧结,烧结的温度为1000℃~1200℃,制得所述改性硅藻土净水剂。
7.根据权利要求6所述的一种改性硅藻土净水剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中将硅藻土放入质量浓度为5mol/L的盐酸溶液中,在温度为40℃,搅拌速度为90r/min的条件下搅拌22min,取出硅藻土并水洗至中性,将硅藻土放入温度为320℃的烘箱中恒温干燥4h,即得所述改性硅藻土。
8.根据权利要求6所述的一种改性硅藻土净水剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中烧结的温度为850℃。
9.根据权利要求6所述的一种改性硅藻土净水剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中将铝灰、海绵铁和步骤(2)中的改性硅藻土颗粒加入异丙醇中,混合搅拌6h,混合搅拌的温度为75℃,得到包覆着铝灰和海绵铁的改性硅藻土颗粒。
10.根据权利要求6所述的一种改性硅藻土净水剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中烧结的温度为1100℃。

说明书全文

一种改性藻土净剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及净水剂制备及应用技术领域,具体涉及一种改性硅藻土净水剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着国民经济的迅速发展,人类对资源开发利用活动的日益增加以及工农业的快速发展,城乡都产生了大量的地表水污染,湖泊富营养化问题突出;地下水受到点状或面状污染,水位下降,加剧了水资源的供需矛盾;生态破坏加剧的趋势尚未得到有效控制。严重的水污染不仅降低了水体的使用功能,而且加剧了水资源短缺的矛盾,对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重的负面影响,而且还严重地威胁到城乡居民的饮水安全和人民群众的健康。中国原本是世界人均水资源极少的13 个贫水国之一, 目前水资源缺乏问题更加明显,缺水给城市工业产值造成的损失在1200 亿元以上,且呈增长之势。为了我国的经济可持续发展, 废水处理作为水污染防治和实现水资源可持续利用的重要工程技术手段之一,对保护水环境和缓解水质型水资源短缺问题具有重要的作用。
[0003] 传统工艺在处理的多功能性、高效稳定性和经济合理性方面已难以满足不断提高的要求,开发、研究和应用新型去除废水磷工艺和技术,已成为世界各国水污染控制工程领域研究的重要课题。而硅藻土是由硅藻及其它生物的硅质遗骸组成的生物硅质岩,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,同时,硅藻土化学稳定性高,除溶于氢氟酸外,不溶于任何强酸,易溶于,无二次污染。天然硅藻土颗粒的表面呈电负性,易于去除表面呈阳性的杂质,但对表面呈电负性的杂质的去除能较弱;天然硅藻土颗粒主要将杂质吸附到硅藻土颗粒的空隙中来达到去除杂质的作用,但过多的杂质吸附到硅藻土颗粒的空隙中会减少硅藻土颗粒的重复利用率,也加大硅藻土颗粒的清洁难度。

发明内容

[0004] 针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种制作简单、净化效果好、可重复利用、易于保养的一种改性硅藻土净水剂及其制备方法。
[0005] 本发明通过以下技术方案实现的:配方为:一种改性硅藻土净水剂,由以下重量份的组分组成:硅藻土30~40份、灰5~
10份、海绵10~15份、超轻粘土5~10份。
[0006] 优选地,所述硅藻土的粒径为30μm~40μm。
[0007] 优选地,所述铝灰的主要成分中金属铝的重量百分数为25%、三化二铝的重量百分数为35%、二氧化硅的重量百分数为10%。
[0008] 优选地,所述海绵铁的制备方法为:1)将3~5重量份的黏土、3~5重量份的氧化铝、90~100重量份的铁矿石混合均匀,再放入球磨机中球磨至80目~100目,得到混合料;2)将步骤1)中的混合料制粒,再将粒状混合料焙烧,焙烧温度为900℃~1000℃,得到氧化颗粒;3)将步骤2)中的氧化颗粒放入还原炉中,通入一氧化进行还原,得到还原颗粒;4)取出还原颗粒冷却至室温,冷却速率为8℃/s~10℃/s;5)将还原颗粒放入还原炉中,通入氢气进行还原,得到所述海绵铁。
[0009] 优选地,所述改性硅藻土净水剂由以下重量份的组分组成:硅藻土35份、铝灰8份、海绵铁12份、超轻粘土7份。
[0010] 制备方法为:一种改性硅藻土净水剂的制备方法,包括以下步骤:(1)改性硅藻土:将硅藻土放入质量浓度为4mol/L~6mol/L的盐酸溶液中,在温度为38℃~43℃,搅拌速度为80r/min~100r/min的条件下搅拌20min~25min,取出硅藻土并水洗至中性,将硅藻土放入温度为300℃~350℃的烘箱中恒温干燥3 h~5h,即得所述改性硅藻土;
(2)制粒:将步骤(1)中的改性硅藻土制粒,并烧结,烧结的温度为800℃~900℃,制得改性硅藻土颗粒;
(3)包覆铝灰和海绵铁:将铝灰、海绵铁和步骤(2)中的改性硅藻土颗粒加入异丙醇中,混合搅拌5 h~8h,混合搅拌的温度为70℃~80℃,得到包覆着铝灰和海绵铁的改性硅藻土颗粒;
(4)烧制:将超轻粘土和步骤(3)中包覆着铝灰和海绵铁的改性硅藻土颗粒混合均匀并制粒,再烧结,烧结的温度为1000℃~1200℃,制得所述改性硅藻土净水剂。
[0011] 优选地,所述步骤(1)中将硅藻土放入质量浓度为5mol/L的盐酸溶液中,在温度为40℃,搅拌速度为90r/min的条件下搅拌22min,取出硅藻土并水洗至中性,将硅藻土放入温度为320℃的烘箱中恒温干燥4h,即得所述改性硅藻土。
[0012] 优选地,所述步骤(2)中烧结的温度为850℃。
[0013] 优选地,所述步骤(3)中将铝灰、海绵铁和步骤(2)中的改性硅藻土颗粒加入异丙醇中,混合搅拌6h,混合搅拌的温度为75℃,得到包覆着铝灰和海绵铁的改性硅藻土颗粒。
[0014] 优选地,所述步骤(4)中烧结的温度为1100℃。
[0015] 超轻粘土,是纸黏土里的一种,简称超轻土,主要是运用高分子材料发泡粉(真空微球)进行发泡,再与聚乙醇、交联剂、甘油、颜料等材料按照一定的比例物理混合制成。易造型,粘性强,拉伸强度大,附着性能够粘在塑料、玻璃、木头上等。超轻粘土原材料容易保存,在快干的时候加一些水保湿,又能恢复原状了。
[0016] 海绵铁,又称直接还原铁,采用优质矿石,利用氧化还原反应原理,通过滤式除淀方式进行排除,对管道、锅炉和氧循环水溶解腐蚀经水处理后水溶解氧含量可将到0.05mg/L以下。在回转窑竖炉或其他反应器内,用焦炭天然气或氢气,使铁矿石或铁精矿球团在低于物料熔化温度的条件下进行低温还原,变成多孔状的产物。其中被还原出来的铁呈细小铁核,形如海绵。海绵铁经冷却、破碎磁选,可除去脉石或其他杂质。
[0017] 铝灰,是电解铝或铸造铝生产工艺中产生的熔渣经冷却加工后的产物,其主要成分为金属铝的重量百分数为15%~25%、三氧化二铝的重量百分数为30%~35%、二氧化硅的重量百分数为5%~10%,铝灰中还含有氧化、氧化镁、氧化铁及其他金属氧化物。不同来源的铝灰成分会有所差别。铝灰的用途除了回收金属铝外,其主要用途是电炉冶炼脱硫
[0018] 硅藻土,古代单细胞低等植物硅藻的遗骸堆积沉积后,经过初步成岩作用而形成的一种具有多孔性的生物硅质岩。它是由硅藻的壁壳组成的,壁壳上有多级、大量、有序排列的微孔,而且硅藻土具有密度小、比表面积大、吸附性好、耐酸、耐碱、绝缘等特性,其独特的表面结构与优异的吸附性能适合于用作吸附材料,并且中国硅藻土矿产资源储量丰富,廉价易得。硅藻土由无定形的SiO2组成,并含有少量Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3及有机杂质。硅藻土通常呈浅黄色或浅灰色,质软,多孔而轻。硅藻土的主要成分是硅酸质,具有超纤维、多孔质等特性,其超微细孔比木炭还要多出5000到6000倍。在室内的湿度上升时,硅藻土上的超微细孔能够自动吸收空气中的水分,将其储存起来。如果室内空气中的水分减少、湿度下降,硅藻土就能够将储存在超微细孔中的水分释放出来。硅藻土还具有消除异味的功能,保持室内清洁的作用。
[0019] 本发明一种改性硅藻土净水剂及其制备方法,先对硅藻土进行物理改性和化学改性,可以增大硅藻土的比表面积大及孔径,比表面积增大时硅藻土的吸附量增大,孔径增大时杂质在硅藻土孔内的扩散速率加快,有利于达到吸附平衡;起到增大硅藻土的吸附量及加快硅藻土达到吸附平衡的作用;将铝灰和海绵铁包覆在改性硅藻土颗粒中,铝灰和海绵铁可有效去除表面呈电负性的杂质,而改性硅藻土可有效去除表面呈阳性的杂质,从而加大改性硅藻土净水剂的吸附效果,解决了天然硅藻土对表面呈电负性的杂质的去除能力较弱的问题;海绵铁是加入了黏土和氧化铝且经过二次还原得到的海绵铁,增大了海绵铁的比表面积且使海绵铁的性能更稳定,使得制备得到的改性硅藻土净水剂对杂质的吸附能力更强且性能更稳定;将超轻粘土和包覆着铝灰和海绵铁的改性硅藻土颗粒混合均匀并制粒、烧结,使得改性硅藻土颗粒表面包覆着一层超轻粘土,超轻粘土的存在使得铝灰和海绵铁难以从改性硅藻土颗粒中脱落出来,从而起到稳定改性硅藻土净水剂性能的作用,改性硅藻土净水剂吸附杂质时,杂质会优先吸附于超轻粘土层上,即较多的杂质会吸附在包覆着铝灰和海绵铁的改性硅藻土颗粒的外表面上,而吸附在改性硅藻土颗粒空隙中的杂质会相应减少,可降低硅藻土颗粒的清洁难度,从而使改性硅藻土净水剂易于清理,重复利用率高。
[0020] 与现有技术相比,本发明的有益效果有:1、改性硅藻土净水剂性能稳定。
[0021] 2、改性硅藻土净水剂重复利用率高。
[0022] 3、改性硅藻土净水剂的制作工艺简单,净化的效果强,易于工业化生产。

具体实施方式

[0023] 下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面地理解本发明,但不可以以任何方式限制本发明。实施例1:制备改性硅藻土净水剂
配方为:一种改性硅藻土净水剂,由以下重量份的组分组成:粒径为30μm的硅藻土30份、主要成分为金属铝的重量百分数为25%、三氧化二铝的重量百分数为35%、二氧化硅的重量百分数为10%的铝灰5份、海绵铁10份、超轻粘土5份。
[0024] 制备方法为:一种改性硅藻土净水剂的制备方法,包括以下步骤:(1)改性硅藻土:将硅藻土放入质量浓度为4mol/L的盐酸溶液中,在温度为38℃,搅拌速度为80r/min的条件下搅拌20min,取出硅藻土并水洗至中性,将硅藻土放入温度为300℃的烘箱中恒温干燥3 h,即得所述改性硅藻土;
(2)制粒:将步骤(1)中的改性硅藻土制粒,并烧结,烧结的温度为800℃,制得改性硅藻土颗粒;
(3)包覆铝灰和海绵铁:将铝灰、海绵铁和步骤(2)中的改性硅藻土颗粒加入异丙醇中,混合搅拌5 h,混合搅拌的温度为70℃,得到包覆着铝灰和海绵铁的改性硅藻土颗粒;
(4)烧制:将超轻粘土和步骤(3)中包覆着铝灰和海绵铁的改性硅藻土颗粒混合均匀并制粒,再烧结,烧结的温度为1000℃,制得所述改性硅藻土净水剂。
[0025] 实施例2:制备改性硅藻土净水剂配方为:一种改性硅藻土净水剂,由以下重量份的组分组成:粒径为40μm的硅藻土40份、主要成分为金属铝的重量百分数为25%、三氧化二铝的重量百分数为35%、二氧化硅的重量百分数为10%的铝灰10份、海绵铁15份、超轻粘土10份。
[0026] 制备方法为:一种改性硅藻土净水剂的制备方法,包括以下步骤:(1)改性硅藻土:将硅藻土放入质量浓度为6mol/L的盐酸溶液中,在温度为43℃,搅拌速度为100r/min的条件下搅拌25min,取出硅藻土并水洗至中性,将硅藻土放入温度为350℃的烘箱中恒温干燥5h,即得所述改性硅藻土;
(2)制粒:将步骤(1)中的改性硅藻土制粒,并烧结,烧结的温度为900℃,制得改性硅藻土颗粒;
(3)包覆铝灰和海绵铁:将铝灰、海绵铁和步骤(2)中的改性硅藻土颗粒加入异丙醇中,混合搅拌8h,混合搅拌的温度为80℃,得到包覆着铝灰和海绵铁的改性硅藻土颗粒;
(4)烧制:将超轻粘土和步骤(3)中包覆着铝灰和海绵铁的改性硅藻土颗粒混合均匀并制粒,再烧结,烧结的温度为1200℃,制得所述改性硅藻土净水剂。
[0027] 实施例3:制备改性硅藻土净水剂配方为:一种改性硅藻土净水剂,由以下重量份的组分组成:粒径为35μm的硅藻土35份、主要成分为金属铝的重量百分数为25%、三氧化二铝的重量百分数为35%、二氧化硅的重量百分数为10%的铝灰8份、海绵铁12份、超轻粘土7份。
[0028] 制备方法为:一种改性硅藻土净水剂的制备方法,包括以下步骤:(1)改性硅藻土:将硅藻土放入质量浓度为5mol/L的盐酸溶液中,在温度为40℃,搅拌速度为90r/min的条件下搅拌22min,取出硅藻土并水洗至中性,将硅藻土放入温度为320℃的烘箱中恒温干燥4h,即得所述改性硅藻土;
(2)制粒:将步骤(1)中的改性硅藻土制粒,并烧结,烧结的温度为850℃,制得改性硅藻土颗粒;
(3)包覆铝灰和海绵铁:将铝灰、海绵铁和步骤(2)中的改性硅藻土颗粒加入异丙醇中,混合搅拌6h,混合搅拌的温度为75℃,得到包覆着铝灰和海绵铁的改性硅藻土颗粒;
(4)烧制:将超轻粘土和步骤(3)中包覆着铝灰和海绵铁的改性硅藻土颗粒混合均匀并制粒,再烧结,烧结的温度为1100℃,制得所述改性硅藻土净水剂。
[0029] 实施例4:制备改性硅藻土净水剂配方为:一种改性硅藻土净水剂,由以下重量份的组分组成:粒径为37μm的硅藻土33份、主要成分为金属铝的重量百分数为25%、三氧化二铝的重量百分数为35%、二氧化硅的重量百分数为10%的铝灰6份、海绵铁11份、超轻粘土8份。
[0030] 制备方法为:一种改性硅藻土净水剂的制备方法,包括以下步骤:(1)改性硅藻土:将硅藻土放入质量浓度为4.4mol/L的盐酸溶液中,在温度为39℃,搅拌速度为95r/min的条件下搅拌24min,取出硅藻土并水洗至中性,将硅藻土放入温度为310℃的烘箱中恒温干燥3.5h,即得所述改性硅藻土;
(2)制粒:将步骤(1)中的改性硅藻土制粒,并烧结,烧结的温度为880℃,制得改性硅藻土颗粒;
(3)包覆铝灰和海绵铁:将铝灰、海绵铁和步骤(2)中的改性硅藻土颗粒加入异丙醇中,混合搅拌7h,混合搅拌的温度为77℃,得到包覆着铝灰和海绵铁的改性硅藻土颗粒;
(4)烧制:将超轻粘土和步骤(3)中包覆着铝灰和海绵铁的改性硅藻土颗粒混合均匀并制粒,再烧结,烧结的温度为1180℃,制得所述改性硅藻土净水剂。
[0031] 实施例5:制备改性硅藻土净水剂配方为:一种改性硅藻土净水剂,由以下重量份的组分组成:粒径为35μm的硅藻土35份、主要成分为金属铝的重量百分数为25%、三氧化二铝的重量百分数为35%、二氧化硅的重量百分数为10%的铝灰8份、海绵铁12份、超轻粘土7份。
[0032] 制备方法为:一种改性硅藻土净水剂的制备方法,包括以下步骤:(1)制粒:将硅藻土制粒,并烧结,烧结的温度为850℃,制得硅藻土颗粒;
(2)包覆铝灰和海绵铁:将铝灰、海绵铁和硅藻土颗粒加入异丙醇中,混合搅拌6h,混合搅拌的温度为75℃,得到包覆着铝灰和海绵铁的硅藻土颗粒;
(3)烧制:将超轻粘土和步骤(3)中包覆着铝灰和海绵铁的硅藻土颗粒混合均匀并制粒,再烧结,烧结的温度为1100℃,制得所述改性硅藻土净水剂。
[0033] 对比例1:制备改性硅藻土净水剂配方为:一种改性硅藻土净水剂,由以下重量份的组分组成:粒径为35μm的硅藻土35份、主要成分为金属铝的重量百分数为25%、三氧化二铝的重量百分数为35%、二氧化硅的重量百分数为10%的铝灰8份、海绵铁12份。
[0034] 制备方法为:一种改性硅藻土净水剂的制备方法,包括以下步骤:(1)改性硅藻土:将硅藻土放入质量浓度为5mol/L的盐酸溶液中,在温度为40℃,搅拌速度为90r/min的条件下搅拌22min,取出硅藻土并水洗至中性,将硅藻土放入温度为320℃的烘箱中恒温干燥4h,即得所述改性硅藻土;
(2)制粒:将步骤(1)中的改性硅藻土制粒,并烧结,烧结的温度为850℃,制得改性硅藻土颗粒;
(3)包覆铝灰和海绵铁:将铝灰、海绵铁和步骤(2)中的改性硅藻土颗粒加入异丙醇中,混合搅拌6h,混合搅拌的温度为75℃,制得所述改性硅藻土净水剂。
[0035] 下表1给出实施例1-5和对比例1制得的改性硅藻土净水剂的性能测定结果。
[0036] 表1项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
钙离子吸附率/(%) 92.7 90.9 95.7     90.5 88.4 88.6
镁离子吸附率/(%) 95.2 94.4 96.0 93.7 86.0 87.2
净水剂清洁难度 极易清洁 极易清洁 极易清洁 极易清洁 极易清洁 易于清洁不溶物去除率/(%) 99.7 99.5 99.9 99.4 97.0 99.0
从上表实施例1-5和对比例1制得的改性硅藻土净水剂的性能测定结果可以看出,本发明一种改性硅藻土净水剂及其制备方法,制备得到的改性硅藻土净水剂净化的效果强、易于清理,重复利用率高。
[0037] 虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
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