专利名称：利用凹凸棒石粘土制备水体除磷颗粒吸附剂的方法
技术领域：
本发明属于环保领域中的水污染处理技术,特别涉及一种利用凹凸棒石粘土 制备水体除磷颗粒吸附剂的方法。
二背景技术：
现有技术大量富含氮磷的生活污水、工业废水以及农田径流进入江河湖 海，均会造成水体的富营养化，研究表明磷是水体富营养化的关键因子。因此， 有效降低水体中磷的含量已成为防治水体富营养化的重要途径。目前国内外常用 的水体除磷方法有生物法、化学法、物理法。生物法主要包括生物同化吸收法和 强化生物除磷法(EBPR)。化学法主要包括钩、铝、磷沉淀法和物理化学吸附 法。物理法主要包括机械过滤和膜过滤法。其中物理化学吸附法具有处理效果 好、占地面积小、工艺简单、操作方便等优点，在磷污染水体的净化处理中备受 关注。粘土矿物是自然界中广泛分布的一类非金属矿藏资源，具有比表面积大、 孔隙多和极性强等优点，特殊的胶体性能和晶体结构又使其具备优良的表面吸附 性能和离子交换性能，因此，粘土矿物已逐渐成为新型高效吸附材料开发的热 点。专利文献CN 200610010635.5公开了一种以稀土和粘土为原料制备高效除磷 吸附剂的方法，生产过程包括配料、造粒、酸活化、碱活化、干燥、两次高温焙 烧等，生产周期较长。专利文献CN 200510014769.X公开了一种新型磷酸根吸附 剂的制备方法，以凹凸棒石粘土、天然彿石、硅灰石、硅藻土等无机矿物材料和 三氯化铁、氯化镁、氧氯化锆、三氯化铝等改性剂为原料，进行混合、反应，并 在碱性条件下沉淀，而后对沉淀物进行过滤、高温处理，获得多孔颗粒状高效除 碌吸附剂产品。此外，专利文献CN200410041493.X公开了一种凹凸棒污水处理 剂及生产方法，将凹凸棒石粘土酸化处理后烘干，而后添加明矾和改性淀粉共同 碾磨，获得粉状絮凝剂。专利文献CN 200410041078.4公开了一种凹凸棒颗粒吸 附过滤剂及生产方法，将凹凸棒石粘土酸化处理后烘干，而后添加稻壳共同碾 磨、造粒和焙烧。专利文献CN 200610040712.1公开了 一种天然矿物吸附过滤 剂，将酸化后的沸石、凹凸棒石粘土、膨润土、硅藻土、火山岩、高铝矾土等原 料按一定配方混合，粉碎、筛分而成。专利文献CN 200610085622.4公开了一种焙烧型天然矿物吸附过滤剂的生产方法，将酸化后的沸石、凹凸才奉石粘土、膨润 土、硅藻土、火山岩、高铝矾土等原料按一定配方混合，在挤压机中挤压成片 状，而后晒干、粉碎、焙烧。但上述专利都不是针对水体除磷而设计的，且工艺 繁瑣，生产成本高。
发明内容
技术问题本发明针对上述技术问题，提供一种生产工艺简单，生产成本低 廉，且生产过程无有害气体及污水产生的利用凹凸棒石粘土制备水体除磷颗粒吸 附剂的方法。
技术方案本发明的技术解决方案为 一种利用凹凸棒石粘土制备水体除磷 颗粒吸附剂的方法，其特征在于制备步骤为
a. 以凹凸^奉石粘土为原津牛，对该凹凸一奉石粘土进4亍4且选；
b. 对原料进行粉碎，粉碎后的凹凸棒石粉末过筛；
c. 将上述过筛后的凹凸棒石粉末转入搅拌器中，并添加一定的水分，充 分搅拌均匀；
d. 搅拌均匀的材料用成型模具造粒铸型，并过篩以获得成型材料，剩余 粉末回搅拌器；.
e. 将上步成型颗粒置于电炉内焙烧，再自然降至室温，制成所需的水体 除磷颗粒吸附剂。
步骤a中，粗选后的凹凸棒石粘土中坡缕石和白云石含量均>20%,其化学 组分中Al203>4%, Fe203 >2%, CaO和MgO均> 10%。步骤b中，选出的原 料经粉碎后的细度200-400目，水分含量《15%。步骤c中，添加粉末质量 15~20%的水分。步骤d中，成型模具直径大小范围4~8 mm,铸型过程的挤压 强度为22 N/cm2，所选筛孔大小与模具相配。步骤e中，焙烧温度为600 ~ 900 。C,保持20 60分钟。
有益效果本发明以特定成分的天然凹凸棒石粘土为原料，不需要酸活化或 其它化学方法改性，仅通过简单造粒和焙烧制备高效水体除磷颗粒吸附剂，生产 工艺简单，生产成本低廉，且生产过程无有害气体及污水产生。其产品对水体磷 有专一性和高度亲合性，吸附效率高，不会对水体及水生生物产生毒害，且使用 后便于从水体中移出。因此，本发明在低磷水体除磷方面具有广泛适用性，可用 于自来水厂、城市景观水体、高尔夫球场水体、农田径流、污水处理厂、以及其 它自然水体的除磷。四
图1为本发明的工艺流程示意方框图2为不同粒径的水体除磷颗粒吸附剂成品外观照片；
图3为高压造粒机及造粒模具的照片；
图4为不同粒径和焙烧温度对水体除磷颗粒吸附剂吸附性能的影响曲线。
五具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 从附图中可以看出，本发明的具体步骤如下
1. 凹凸才奉石粘土的筛选
凹凸棒石粘土开采后经过粗选，选出所需原料；
2. 晾干、粉碎
把凹凸棒石粘土晾干、粉碎至规定的细度；
3. 加水、搅拌
将上述原料转入搅拌器，加入适当水分，充分搅匀；
4. 挤压、造粒
搅拌均勾的材料在高压造粒机上用选定型号的模具造粒并过筛；
5. ^"^E
将成型颗粒置于高温电炉内焙烧，再自然降至室温即可获得成品。 下述具体实施例是以盱眙地区凹凸棒石粘土为原料，采用上述方法制备水体 除磷颗粒吸附剂及其应用效果。
实施例1 :
凹凸棒石粘土选自江苏盱眙龙王山，将原料粉碎至200目，取10Kg粉末转 入搅拌器，緩慢逐步加入约2L自来水，搅拌均匀；将搅拌均匀的材料转入高压 造粒机N155 (南京工业大学造粒机械研究所研制生产)上用8mm直径的模具挤 压造粒并过篩；将成型颗粒置于马福炉内900。C左右焙烧30分钟，再自然降至室 温，制成直径为8mm的水体除磷颗粒吸附剂。称取上述制备材料2.0g左右置于 lOOmL离心管中，加入50mL含磷lmg/L的模拟废水溶液，不搅拌，25°C±1°C 恒温条件下静置1小时后测上清液磷浓度，计算磷素去除率。结果表明，反应1 小时，水体除磷颗粒吸附剂对磷的去除率达到90%左右。实施例2:
凹凸棒石粘土选自江苏盱眙雍小山，将原料粉碎至200目，取10Kg粉末转 入搅拌器，緩慢逐步加入约2L自来水，搅拌均匀；将搅拌均匀的材料转入高压 造粒机N155上用8mm直径的模具造粒，并过筛；将成型颗粒置于马福炉内 900。C左右焙烧20分钟，再自然降至室温，制成直径为8mm的水体除磷颗粒吸 附剂。
称取上述制备材料2.0 g左右置于100 mL离心管中，加入50mL含磷lmg/L
的模拟废水溶液，不搅拌，25。c士rc恒温条件下静置，于不同时间采样测上清
液磷浓度，计算磷素去除率。结果表明，5分钟后颗粒吸附剂对磷的去除率达 60%， 15分钟去除率近80%, 1小时后去除率超过卯％, 24小时后去除率近 100%。
实施例3:
凹凸棒石粘土选自江苏盱眙龙王山，将原料粉碎至200目，取10Kg粉末转 入搅拌器，緩慢逐步加入约2L自来水，搅拌均匀；将搅拌均匀的材料转入高压 造粒机N155上用8mm直径的模具造粒，并过筛；将成型颗粒置于马福炉内 60(TC左右焙烧60分钟，再自然降至室温，制成直径为8mm的水体除磷颗粒吸 附剂。
称取上述制备材料2.0g左右置于100mL离心管中，加入50mL含磷24mg/L 的畜禽养殖场实际污水，不搅拌，25。C士rC恒温条件下静置24小时后测上清液 磷浓度，计算磷素去除率。结果表明，水体除磷颗粒吸附剂对磷的去除率达到 61.5%。
实施例4:
凹凸棒石粘土选自江苏盱眙龙王山，原料中坡缕石和白云石含量均> 20%， 其化学组分中Al203>4%, Fe203 >2%, CaO和MgO均> 10%。将原料粉碎至 400目，水分含量<15%,取10 Kg粉末转入搅拌器，緩慢逐步加入约1.5L自来 水，搅拌均匀；将搅拌均匀的材料转入高压造粒机N155上用4mm直径的模具造 粒，挤压强度22N/cm2,过筛；将成型颗粒置于马福炉内900。C左右焙烧20分 钟，再自然降至室温，制成直径为4mm的水体除磷颗粒吸附剂。
称取上述制备材料2.0 g左右置于100 mL离心管中，加入50 mL含磷1 mg/L的模拟废水溶液，不搅拌，25。C士rC恒温条件下静置1小时后测上清液磷浓度，计算磷素去除率。结果表明，反应1小时，水体除磷颗粒吸附剂对磷的去 除率达到60%左右。
权利要求
1.一种利用凹凸棒石粘土制备水体除磷颗粒吸附剂的方法，其特征在于制备步骤为a.以凹凸棒石粘土为原料，对该凹凸棒石粘土进行粗选；b.对原料进行粉碎，粉碎后的凹凸棒石粉末过筛；c.将上述过筛后的凹凸棒石粉末转入搅拌器中，并添加水分，充分搅拌均匀；d.搅拌均匀的材料用成型模具造粒铸型并过筛；e.将上步成型颗粒置于电炉内焙烧，再自然降至室温，制成所需的水体除磷颗粒吸附剂。
2. 如权利要求1所述的利用凹凸棒石粘土制备水体除磷颗粒吸附剂的方 法，其特征在于步骤a中，粗选后的凹凸棒石粘土中坡缕石和白云石含 量均>20%,其化学组分中Al203>4%, Fe203 >2%, CaO和MgO均> 10%。
3. 如权利要求1所述的利用凹凸棒石粘土制备水体除磷颗粒吸附剂的方 法，其特征在于步骤b中，选出的原料经粉碎后的细度200-400目，水 分含量<15%。
4. 如权利要求1所述的利用凹凸棒石粘土制备水体除磷颗粒吸附剂的方 法，其特征在于步骤c中，添加粉末质量15 ~ 20%的水分。
5. 如权利要求1所述的利用凹凸棒石粘土制备水体除磷颗粒吸附剂的方 法，其特征在于步骤d中，成型模具直径大小范围4~8 mm,铸型过程 的挤压强度为22 N/cm2,所选筛孔大小与模具相配。
6. 如权利要求1所述的利用凹凸棒石粘土制备水体除磷颗粒吸附剂的方 法，其特征在于步骤e中，焙烧温度为600 ~ 900°C,保持20 ~ 60分钟。
全文摘要
利用凹凸棒石粘土制备水体除磷颗粒吸附剂的方法，其特征是凹凸棒石粘土为原料，对该凹凸棒石粘土进行粗选、粉碎、过筛后加水搅拌；搅拌均匀的材料在高压增密机上用模具造粒铸型，并过筛将成型颗粒置于高温电炉内焙烧，再自然降至室温，制成所需的水体除磷颗粒吸附剂成品。本发明不需要酸活化或其它化学方法改性，仅通过简单造粒和焙烧制备高效颗粒吸附剂，生产工艺简单，生产成本低廉，且生产过程无有害气体及污水产生。其产品对水体磷有专一性和高度亲合性，吸附效率高，不会对水体及水生生物产生毒害，且使用后便于从水体中移出。
文档编号B01J20/12GK101306343SQ20071013522
公开日2008年11月19日 申请日期2007年11月14日 优先权日2007年11月14日
发明者云 刘, 周健民, 孙新友, 干方群, 王火焰, 董元华, 马毅杰 申请人:中国科学院南京土壤研究所