專利名稱：利用凹凸棒石粘土制備水體除磷顆粒吸附劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域中的水污染處理技術(shù),特別涉及一種利用凹凸棒石粘土 制備水體除磷顆粒吸附劑的方法。
二背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)大量富含氮磷的生活污水、工業(yè)廢水以及農(nóng)田徑流進(jìn)入江河湖 海，均會(huì)造成水體的富營養(yǎng)化，研究表明磷是水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵因子。因此， 有效降低水體中磷的含量已成為防治水體富營養(yǎng)化的重要途徑。目前國內(nèi)外常用 的水體除磷方法有生物法、化學(xué)法、物理法。生物法主要包括生物同化吸收法和 強(qiáng)化生物除磷法(EBPR)?；瘜W(xué)法主要包括鉤、鋁、磷沉淀法和物理化學(xué)吸附 法。物理法主要包括機(jī)械過濾和膜過濾法。其中物理化學(xué)吸附法具有處理效果 好、占地面積小、工藝簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在磷污染水體的凈化處理中備受 關(guān)注。粘土礦物是自然界中廣泛分布的一類非金屬礦藏資源，具有比表面積大、 孔隙多和極性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，特殊的膠體性能和晶體結(jié)構(gòu)又使其具備優(yōu)良的表面吸附 性能和離子交換性能，因此，粘土礦物已逐漸成為新型高效吸附材料開發(fā)的熱 點(diǎn)。專利文獻(xiàn)CN 200610010635.5公開了一種以稀土和粘土為原料制備高效除磷 吸附劑的方法，生產(chǎn)過程包括配料、造粒、酸活化、堿活化、干燥、兩次高溫焙 燒等，生產(chǎn)周期較長。專利文獻(xiàn)CN 200510014769.X公開了一種新型磷酸根吸附 劑的制備方法，以凹凸棒石粘土、天然彿石、硅灰石、硅藻土等無機(jī)礦物材料和 三氯化鐵、氯化鎂、氧氯化鋯、三氯化鋁等改性劑為原料，進(jìn)行混合、反應(yīng)，并 在堿性條件下沉淀，而后對沉淀物進(jìn)行過濾、高溫處理，獲得多孔顆粒狀高效除 碌吸附劑產(chǎn)品。此外，專利文獻(xiàn)CN200410041493.X公開了一種凹凸棒污水處理 劑及生產(chǎn)方法，將凹凸棒石粘土酸化處理后烘干，而后添加明礬和改性淀粉共同 碾磨，獲得粉狀絮凝劑。專利文獻(xiàn)CN 200410041078.4公開了一種凹凸棒顆粒吸 附過濾劑及生產(chǎn)方法，將凹凸棒石粘土酸化處理后烘干，而后添加稻殼共同碾 磨、造粒和焙燒。專利文獻(xiàn)CN 200610040712.1公開了 一種天然礦物吸附過濾 劑，將酸化后的沸石、凹凸棒石粘土、膨潤土、硅藻土、火山巖、高鋁礬土等原 料按一定配方混合，粉碎、篩分而成。專利文獻(xiàn)CN 200610085622.4公開了一種焙燒型天然礦物吸附過濾劑的生產(chǎn)方法，將酸化后的沸石、凹凸才奉石粘土、膨潤 土、硅藻土、火山巖、高鋁礬土等原料按一定配方混合，在擠壓機(jī)中擠壓成片 狀，而后曬干、粉碎、焙燒。但上述專利都不是針對水體除磷而設(shè)計(jì)的，且工藝 繁瑣，生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明針對上述技術(shù)問題，提供一種生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低 廉，且生產(chǎn)過程無有害氣體及污水產(chǎn)生的利用凹凸棒石粘土制備水體除磷顆粒吸 附劑的方法。
技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)解決方案為 一種利用凹凸棒石粘土制備水體除磷 顆粒吸附劑的方法，其特征在于制備步驟為
a. 以凹凸^奉石粘土為原津牛，對該凹凸一奉石粘土進(jìn)4亍4且選；
b. 對原料進(jìn)行粉碎，粉碎后的凹凸棒石粉末過篩；
c. 將上述過篩后的凹凸棒石粉末轉(zhuǎn)入攪拌器中，并添加一定的水分，充 分?jǐn)嚢杈鶆颍?br> d. 攪拌均勻的材料用成型模具造粒鑄型，并過篩以獲得成型材料，剩余 粉末回?cái)嚢杵鳎?
e. 將上步成型顆粒置于電爐內(nèi)焙燒，再自然降至室溫，制成所需的水體 除磷顆粒吸附劑。
步驟a中，粗選后的凹凸棒石粘土中坡縷石和白云石含量均>20%,其化學(xué) 組分中Al203>4%, Fe203 >2%, CaO和MgO均> 10%。步驟b中，選出的原 料經(jīng)粉碎后的細(xì)度200-400目，水分含量《15%。步驟c中，添加粉末質(zhì)量 15~20%的水分。步驟d中，成型模具直徑大小范圍4~8 mm,鑄型過程的擠壓 強(qiáng)度為22 N/cm2，所選篩孔大小與模具相配。步驟e中，焙燒溫度為600 ~ 900 。C,保持20 60分鐘。
有益效果本發(fā)明以特定成分的天然凹凸棒石粘土為原料，不需要酸活化或 其它化學(xué)方法改性，僅通過簡單造粒和焙燒制備高效水體除磷顆粒吸附劑，生產(chǎn) 工藝簡單，生產(chǎn)成本低廉，且生產(chǎn)過程無有害氣體及污水產(chǎn)生。其產(chǎn)品對水體磷 有專一性和高度親合性，吸附效率高，不會(huì)對水體及水生生物產(chǎn)生毒害，且使用 后便于從水體中移出。因此，本發(fā)明在低磷水體除磷方面具有廣泛適用性，可用 于自來水廠、城市景觀水體、高爾夫球場水體、農(nóng)田徑流、污水處理廠、以及其 它自然水體的除磷。四

圖1為本發(fā)明的工藝流程示意方框圖2為不同粒徑的水體除磷顆粒吸附劑成品外觀照片；
圖3為高壓造粒機(jī)及造粒模具的照片；
圖4為不同粒徑和焙燒溫度對水體除磷顆粒吸附劑吸附性能的影響曲線。
五具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。 從附圖中可以看出，本發(fā)明的具體步驟如下
1. 凹凸才奉石粘土的篩選
凹凸棒石粘土開采后經(jīng)過粗選，選出所需原料；
2. 晾干、粉碎
把凹凸棒石粘土晾干、粉碎至規(guī)定的細(xì)度；
3. 加水、攪拌
將上述原料轉(zhuǎn)入攪拌器，加入適當(dāng)水分，充分?jǐn)噭颍?br> 4. 擠壓、造粒
攪拌均勾的材料在高壓造粒機(jī)上用選定型號(hào)的模具造粒并過篩；
5. ^"^E
將成型顆粒置于高溫電爐內(nèi)焙燒，再自然降至室溫即可獲得成品。 下述具體實(shí)施例是以盱眙地區(qū)凹凸棒石粘土為原料，采用上述方法制備水體 除磷顆粒吸附劑及其應(yīng)用效果。
實(shí)施例1 :
凹凸棒石粘土選自江蘇盱眙龍王山，將原料粉碎至200目，取10Kg粉末轉(zhuǎn) 入攪拌器，緩慢逐步加入約2L自來水，攪拌均勻；將攪拌均勻的材料轉(zhuǎn)入高壓 造粒機(jī)N155 (南京工業(yè)大學(xué)造粒機(jī)械研究所研制生產(chǎn))上用8mm直徑的模具擠 壓造粒并過篩；將成型顆粒置于馬福爐內(nèi)900。C左右焙燒30分鐘，再自然降至室 溫，制成直徑為8mm的水體除磷顆粒吸附劑。稱取上述制備材料2.0g左右置于 lOOmL離心管中，加入50mL含磷lmg/L的模擬廢水溶液，不攪拌，25°C±1°C 恒溫條件下靜置1小時(shí)后測上清液磷濃度，計(jì)算磷素去除率。結(jié)果表明，反應(yīng)1 小時(shí)，水體除磷顆粒吸附劑對磷的去除率達(dá)到90%左右。實(shí)施例2:
凹凸棒石粘土選自江蘇盱眙雍小山，將原料粉碎至200目，取10Kg粉末轉(zhuǎn) 入攪拌器，緩慢逐步加入約2L自來水，攪拌均勻；將攪拌均勻的材料轉(zhuǎn)入高壓 造粒機(jī)N155上用8mm直徑的模具造粒，并過篩；將成型顆粒置于馬福爐內(nèi) 900。C左右焙燒20分鐘，再自然降至室溫，制成直徑為8mm的水體除磷顆粒吸 附劑。
稱取上述制備材料2.0 g左右置于100 mL離心管中，加入50mL含磷lmg/L
的模擬廢水溶液，不攪拌，25。c士rc恒溫條件下靜置，于不同時(shí)間采樣測上清
液磷濃度，計(jì)算磷素去除率。結(jié)果表明，5分鐘后顆粒吸附劑對磷的去除率達(dá) 60%， 15分鐘去除率近80%, 1小時(shí)后去除率超過卯％, 24小時(shí)后去除率近 100%。
實(shí)施例3:
凹凸棒石粘土選自江蘇盱眙龍王山，將原料粉碎至200目，取10Kg粉末轉(zhuǎn) 入攪拌器，緩慢逐步加入約2L自來水，攪拌均勻；將攪拌均勻的材料轉(zhuǎn)入高壓 造粒機(jī)N155上用8mm直徑的模具造粒，并過篩；將成型顆粒置于馬福爐內(nèi) 60(TC左右焙燒60分鐘，再自然降至室溫，制成直徑為8mm的水體除磷顆粒吸 附劑。
稱取上述制備材料2.0g左右置于100mL離心管中，加入50mL含磷24mg/L 的畜禽養(yǎng)殖場實(shí)際污水，不攪拌，25。C士rC恒溫條件下靜置24小時(shí)后測上清液 磷濃度，計(jì)算磷素去除率。結(jié)果表明，水體除磷顆粒吸附劑對磷的去除率達(dá)到 61.5%。
實(shí)施例4:
凹凸棒石粘土選自江蘇盱眙龍王山，原料中坡縷石和白云石含量均> 20%， 其化學(xué)組分中Al203>4%, Fe203 >2%, CaO和MgO均> 10%。將原料粉碎至 400目，水分含量<15%,取10 Kg粉末轉(zhuǎn)入攪拌器，緩慢逐步加入約1.5L自來 水，攪拌均勻；將攪拌均勻的材料轉(zhuǎn)入高壓造粒機(jī)N155上用4mm直徑的模具造 粒，擠壓強(qiáng)度22N/cm2,過篩；將成型顆粒置于馬福爐內(nèi)900。C左右焙燒20分 鐘，再自然降至室溫，制成直徑為4mm的水體除磷顆粒吸附劑。
稱取上述制備材料2.0 g左右置于100 mL離心管中，加入50 mL含磷1 mg/L的模擬廢水溶液，不攪拌，25。C士rC恒溫條件下靜置1小時(shí)后測上清液磷濃度，計(jì)算磷素去除率。結(jié)果表明，反應(yīng)1小時(shí)，水體除磷顆粒吸附劑對磷的去 除率達(dá)到60%左右。
權(quán)利要求
1.一種利用凹凸棒石粘土制備水體除磷顆粒吸附劑的方法，其特征在于制備步驟為a.以凹凸棒石粘土為原料，對該凹凸棒石粘土進(jìn)行粗選；b.對原料進(jìn)行粉碎，粉碎后的凹凸棒石粉末過篩；c.將上述過篩后的凹凸棒石粉末轉(zhuǎn)入攪拌器中，并添加水分，充分?jǐn)嚢杈鶆?；d.攪拌均勻的材料用成型模具造粒鑄型并過篩；e.將上步成型顆粒置于電爐內(nèi)焙燒，再自然降至室溫，制成所需的水體除磷顆粒吸附劑。
2. 如權(quán)利要求1所述的利用凹凸棒石粘土制備水體除磷顆粒吸附劑的方 法，其特征在于步驟a中，粗選后的凹凸棒石粘土中坡縷石和白云石含 量均>20%,其化學(xué)組分中Al203>4%, Fe203 >2%, CaO和MgO均> 10%。
3. 如權(quán)利要求1所述的利用凹凸棒石粘土制備水體除磷顆粒吸附劑的方 法，其特征在于步驟b中，選出的原料經(jīng)粉碎后的細(xì)度200-400目，水 分含量<15%。
4. 如權(quán)利要求1所述的利用凹凸棒石粘土制備水體除磷顆粒吸附劑的方 法，其特征在于步驟c中，添加粉末質(zhì)量15 ~ 20%的水分。
5. 如權(quán)利要求1所述的利用凹凸棒石粘土制備水體除磷顆粒吸附劑的方 法，其特征在于步驟d中，成型模具直徑大小范圍4~8 mm,鑄型過程 的擠壓強(qiáng)度為22 N/cm2,所選篩孔大小與模具相配。
6. 如權(quán)利要求1所述的利用凹凸棒石粘土制備水體除磷顆粒吸附劑的方 法，其特征在于步驟e中，焙燒溫度為600 ~ 900°C,保持20 ~ 60分鐘。
全文摘要
利用凹凸棒石粘土制備水體除磷顆粒吸附劑的方法，其特征是凹凸棒石粘土為原料，對該凹凸棒石粘土進(jìn)行粗選、粉碎、過篩后加水?dāng)嚢瑁粩嚢杈鶆虻牟牧显诟邏涸雒軝C(jī)上用模具造粒鑄型，并過篩將成型顆粒置于高溫電爐內(nèi)焙燒，再自然降至室溫，制成所需的水體除磷顆粒吸附劑成品。本發(fā)明不需要酸活化或其它化學(xué)方法改性，僅通過簡單造粒和焙燒制備高效顆粒吸附劑，生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低廉，且生產(chǎn)過程無有害氣體及污水產(chǎn)生。其產(chǎn)品對水體磷有專一性和高度親合性，吸附效率高，不會(huì)對水體及水生生物產(chǎn)生毒害，且使用后便于從水體中移出。
文檔編號(hào)B01J20/12GK101306343SQ20071013522
公開日2008年11月19日 申請日期2007年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月14日
發(fā)明者云 劉, 周健民, 孫新友, 干方群, 王火焰, 董元華, 馬毅杰 申請人:中國科學(xué)院南京土壤研究所