一种用于水处理的凹凸棒土及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于水处理的凹凸棒土及其制备方法，按重量份数计，原料包括凹凸棒石粘土60份～90份，掺填料10份～40份；其制备方法主要包括将凹凸棒石黏土进行化学改性、将掺填料进行化学改性以及制备改性黏土三个过程。本发明主要采用凹凸棒石粘土作为主要原料，经过化学改性后，提高了其对氨分子的吸附能力；另外采用的掺填料主要是天然的纤维质废弃物，如稻壳、小麦壳、木屑、纸屑等，经改性后与改性的凹凸棒粘土结合，制得在氨氮废水中具备足够通透性及强度的氨氮吸附材料；原料在来源及成本方面也具备优势。
【专利说明】
一种用于水处理的凹凸棒土及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于水处理技术领域，特别是涉及一种用于水处理的凹凸棒土及其制备方法。
【背景技术】
[0002]水体富营养化(Eutrophicat1n)是指由于大量的氮、磷、钾等元素排入到流速缓慢、更新周期长的地表水体，使藻类等水生生物大量地生长繁殖，使有机物产生的速度远远超过消耗速度，水体中有机物积蓄，破坏水生生态平衡的过程。氨氮是引起水体富营养化和污染环境的一种重要污染物质。
[0003]目前，常用的氨氮废水处理方法有吹脱法、沸石吸附法、膜分离技术、化学沉淀法、化学氧化法、生物脱氮法等。目前我国处理高浓度氨氮废水的主要方法为吹脱法，它是将氨态氮在碱性条件下转化为游离氨，然后通过鼓如空气使游离氨脱离水相达到脱除氨氮的目的。吹脱法的局限性在于，当氨氮浓度低于500mg/L时，氨氮吹脱率显著下降，如果继续增加吹脱塔数量，则能耗及运行成本成倍增加。
[0004]对于中低浓度的氨氮废水，微生物脱氮法脱氮效率受到硝化细菌生长繁殖受到温度及环境等因素的影响很大，并且其占地面积及前期的资本投入很高。化学沉淀法的连续投药费用及长期运行成本较高，处理不当还可能出现二次污染问题。沸石是一种廉价的天然矿物，利用它对氨的吸附属性处理氨氮废水是国内近些年提出的一种方法。但缺点是天然沸石的氨分子交换容量小，因此交换吸附设备的运行效率较低。凹凸棒石黏土对氨分子也具有较高的吸附容量，但黏土遇水时易于粘结成团，无法作为吸附塔的填料。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种用于水处理的凹凸棒土及其制备方法，通过采用凹凸棒石粘土作为主要原料，再加入一定量的填料作为辅料，制备工艺简单，成本低，实用性强，对氨分子有较强的的吸附能力，解决了现有的水体富营养化中氨分子的难以处理的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0007]本发明为一种用于水处理的凹凸棒土，按重量份数计，包括:凹凸棒石粘土60份?90份，掺填料10份?40份；
[0008]该凹凸棒土通过下列步骤制备:(I)将凹凸棒石粘土粉碎至颗粒状;然后将其倒入到装有硫酸溶液的反应器中，加入量以完全浸没为度，搅拌混合均匀后，在常温下浸泡一定时间后过滤;取出滤出物并水洗至PH值为中性;然后将水洗后的粘土与含有Cu2+的溶液混合，搅拌至充分反应；(2)将掺填料粉碎后加入盐酸溶液中，盐酸加入量以完全浸没为度，搅拌混合均匀，在常温下浸泡一定时间后过滤;将滤出物水洗至PH值为中性时为止；(3)将经步骤(I)处理的粘土与经步骤(2)处理的掺填料均投入到混合器中，搅拌一定时间后，取出并转入焙烧炉中，在一定温度下密闭焙烧一定时间后，即制得成品。
[0009]进一步地，按重量份数计，包括:凹凸棒石粘土75份，掺填料25份。
[0010]一种用于水处理的凹凸棒土的制备方法，包括以下步骤:
[0011]步骤(I)，将凹凸棒石粘土进行化学改性:将凹凸棒石粘土粉碎至细度为150目?190目的颗粒;然后将其倒入到装有浓度为20%?85%的硫酸的反应器中，加入量以完全浸没为度，搅拌混合均匀后，在常温下浸泡Ilh?15h后过滤；取出滤出物并水洗至PH值为中性;然后将水洗后的粘土与浓度为0.2mol/L?1.5mol/L的Cu2+溶液混合，搅拌反应4h?6h;
[0012]步骤(2)，将掺填料进行化学改性:将粉碎至细度为200目?300目的掺填料与质量百分比浓度为25%?75%的盐酸溶液中，加入量以完全浸没为度，搅拌混合均匀，在常温下浸泡I Ih?13h后过滤;将滤出物水洗至PH值为中性时为止；
[0013]步骤(3)，制备改性黏土:将经步骤(I)处理的改性粘土与经步骤(2)处理的改性掺填料均投入到混合器中，其中，掺填料的比重为10份?40份，在3600r/min?3700r/min的转速下搅拌65min?75min后，取出，并转入焙烧炉中，在400°C?500°C下密闭焙烧5h?此后，即制得成品。
[0014]进一步地，所述凹凸棒石黏土是以凹凸棒石为主要组分的一种晶质水合镁铝硅酸盐粘土矿物，具有层链状结构特征，其中凹凸棒石的化学分子式为:Mg5Si802Q(0H)2(0H2)4.4H20o
[0015]进一步地，所述步骤(I)中，凹凸棒石黏土化学改性所用的Cu2+溶液为氯化铜溶液或硫酸铜溶液或两者组合溶液的任意一种。
[0016]进一步地，所述步骤(2)中，掺填料化学改性所用填料包括稻壳、小麦壳、木肩、纸肩、玉米芯。
[0017]本发明具有以下有益效果:
[0018]本发明主要采用凹凸棒石粘土作为主要原料，经过化学改性后，提高了其对氨分子的吸附能力；另外采用的掺填料主要是天然的纤维质废弃物，如稻壳、小麦壳、木肩、纸肩等，经改性后与改性的凹凸棒粘土结合，制得在氨氮废水中具备足够通透性及强度的氨氮吸附材料;原料在来源及成本方面也具备优势。
[0019]当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明要求的范围并不局限于下述实施实例表示的范围。
[0021]实施例1
[0022](I)称取100g凹凸棒石粘土，过150目筛。然后将其倒入装有IL浓度为20%的硫酸的反应器中，充分搅拌均匀后取出，在常温下浸泡Ilh后过滤，离心分离并将酸化后的粘土用水洗涤至PH值呈中性为止，备用；然后在反应器中，将酸处理过的粘土10g与500mL浓度为0.2mo 1/L的CuS04溶液混合，慢速搅拌反应，搅拌反应4h后过滤分离，固体滤出物备用；
[0023](2)将粉碎后的木肩过200目筛，称取60g于容器中，然后加入ISOg质量百分比浓度为25%的盐酸溶液，于常温下浸泡llh，取出酸化木肩并过滤后备用；
[0024](3)将上述化学改性粘土75g与改性木肩25g加入到混合器中，在3600r/min下搅拌65min后取出并转入到焙烧炉，在400 °C下密闭焙烧5h即得到产品。
[0025]实施例2
[0026](I)称取100g凹凸棒石粘土，过170目筛。然后将其倒入装有IL浓度为55%的硫酸的反应器中，充分搅拌均匀后取出，在常温下浸泡13h后过滤，离心分离并将酸化后的粘土用水洗涤至PH值呈中性为止，备用；然后在反应器中，将酸处理过的粘土10g与500mL浓度为1.lmol/L的CuSO4溶液混合，慢速搅拌反应5小时后过滤分离，固体滤出物备用；
[0027](2)将粉碎后的木肩过250目筛，称取60g于容器中，然后加入ISOg质量百分比浓度为55%的盐酸溶液，于常温下浸泡12h，取出酸化木肩并过滤后备用；
[0028](3)将上述化学改性粘土75g与改性木肩25g加入到混合器中，在3650r/min下搅拌70min后取出并转入到焙烧炉，在450 °C下密闭焙烧7h即得到产品。
[0029]实施例3
[0030](I)称取100g凹凸棒石粘土，过190目筛。然后将其倒入装有IL浓度为85%的硫酸的反应器中，充分搅拌均匀后取出，在常温下浸泡15h后过滤，离心分离并将酸化后的粘土用水洗涤至PH值呈中性为止，备用；然后在反应器中，将酸处理过的粘土10g与500mL浓度为1.5mol/L的CuSO4溶液混合，慢速搅拌反应6小时后过滤分离，固体滤出物备用；
[0031](2)将粉碎后的木肩过300目筛，称取60g于容器中，然后加入ISOg质量百分比浓度为75%的盐酸溶液，于常温下浸泡13h，取出酸化木肩并过滤后备用；
[0032](3)将上述化学改性粘土75g与改性木肩25g加入到混合器中，在3700r/min下搅拌75min后取出并转入到焙烧炉，在500 °C下密闭焙烧9h即得到产品。
[0033]最后需要说明的是，以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【主权项】
1.一种用于水处理的凹凸棒土，其特征在于:按重量份数计，包括:凹凸棒石粘土 60份?90份，掺填料10份?40份； 该凹凸棒土通过下列步骤制备:(I)将凹凸棒石粘土粉碎至颗粒状;然后将其倒入到装有硫酸溶液的反应器中，加入量以完全浸没为度，搅拌混合均匀后，在常温下浸泡一定时间后过滤;取出滤出物并水洗至PH值为中性;然后将水洗后的粘土与含有Cu2+的溶液混合，搅拌至充分反应；(2)将掺填料粉碎后加入盐酸溶液中，盐酸加入量以完全浸没为度，搅拌混合均匀，在常温下浸泡一定时间后过滤;将滤出物水洗至PH值为中性时为止；(3)将经步骤(I)处理的粘土与经步骤(2)处理的掺填料均投入到混合器中，搅拌一定时间后，取出并转入焙烧炉中，在一定温度下密闭焙烧一定时间后，即制得成品。2.根据权利要求1所述的一种用于水处理的凹凸棒土，其特征在于:按重量份数计，包括:凹凸棒石粘土 75份，掺填料25份。3.—种如权利要求1所述的用于水处理的凹凸棒土的制备方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: 步骤(I)，将凹凸棒石粘土进行化学改性:将凹凸棒石粘土粉碎至细度为150目?190目的颗粒;然后将其倒入到装有浓度为20 %?85 %的硫酸的反应器中，加入量以完全浸没为度，搅拌混合均匀后，在常温下浸泡Ilh?15h后过滤;取出滤出物并水洗至PH值为中性;然后将水洗后的粘土与浓度为0.2mol/L?1.5mol/L的Cu2+溶液混合，搅拌反应4h?6h; 步骤(2)，将掺填料进行化学改性:将粉碎至细度为200目?300目的掺填料与质量百分比浓度为25%?75%的盐酸溶液中，加入量以完全浸没为度，搅拌混合均匀，在常温下浸泡I Ih?13h后过滤;将滤出物水洗至PH值为中性时为止； 步骤(3)，制备改性黏土:将经步骤(I)处理的改性粘土与经步骤(2)处理的改性掺填料均投入到混合器中，其中，掺填料的比重为10份?40份，在3600r/min?3700r/min的转速下搅拌65min?75min后取出，并转入焙烧炉中，在400°C?500°C下密闭焙烧5h?9h后，即制得成品。4.根据权利要求3所述的一种用于水处理的凹凸棒土的制备方法，其特征在于:所述凹凸棒石黏土是以凹凸棒石为主要组分的一种晶质水合镁铝硅酸盐粘土矿物，具有层链状结构特征，其中凹凸棒石的化学分子式为:Mg5Si802Q(0H)2(0H2)4.4H2O05.根据权利要求3所述的一种用于水处理的凹凸棒土的制备方法，其特征在于:所述步骤(I)中，凹凸棒石黏土化学改性所用的Cu2+溶液为氯化铜溶液或硫酸铜溶液或两者组合溶液的任意一种。6.根据权利要求3所述的一种用于水处理的凹凸棒土的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中，掺填料化学改性所用填料包括稻壳、小麦壳、木肩、纸肩、玉米芯。
【文档编号】B01J20/30GK105944659SQ201610486367
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】秦月琴, 任飞, 孙忠伟, 明桂林, 吴海东, 王前, 张传琦, 牛杏杏, 王赞, 王代飞
【申请人】安徽金联地矿科技有限公司