一种净化水质的发泡玻璃材料及其制备方法与流程

本发明涉及发泡玻璃材料
技术领域：
，尤其是一种净化水质的发泡玻璃材料及其制备方法。
背景技术：
：我国是一个干旱缺水严重的国家。虽然我国水资源总量多，但由于人口数量庞大，人均用水量低，而其中能作为饮用水的水资源有限；而工业废水、生活污水和其他废弃物进入江河湖海等水体，超过水体自净能力所造成的污染，这会导致水体的物理、化学、生物等方面特征的改变，从而影响到水的利用价值，危害人体健康或破坏生态环境，造成水质恶化的现象。中国很多地区的河湖水、养殖场水等由于各种各样的原因，造成了水体不同程度的污染现象，出现了富营养化、有机物污染、湖面萎缩、沼泽化等问题。而常见的处理方法是物理法、化学法、生物法。一般工业及生活污水都是集中输送到污水处理厂集中处理，污水处理厂污水处理技术成熟，一般分为一、二、三级处理。对于已经污染的河湖水、景观水等处理方法一般选用活性炭等过滤材料过滤。现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，生化需氧量一般可去除30％左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(生化需氧量，化学需氧量物质)，去除率可达90％以上，使有机污染物达到排放标准。三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。整个过程为通过粗格栅的原污水经过污水提升泵提升后，经过格栅或者砂滤器，之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理(即物理处理)，初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床)，生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理，一级处理结束到此为二级处理，三级处理包括生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。上面所述的这些方法技术成熟，处理效果也非常好。但在我国这些方法只限于用在集中式污水处理厂和污水处理设施构筑物等处。对于河湖水、养殖场水、景观水等无法运送到污水处理厂，这类水的常见处理方法是物理吸附法，通过添加过滤材料进行吸附降解水体中的污染物质，从而净化水质，常用的过滤材料有活性炭，但是活性炭的成本较高，而且活性炭再生方法的经济性成为制约活性炭在废水处理中广泛应用的主要瓶颈。技术实现要素：本发明的目的是提供一种净化水质的发泡玻璃材料及其制备方法，通过专门的技术把废弃玻璃瓶通过一系列的处理，变成可以净化水质的发泡玻璃材料：发泡微孔隙硅轻石。本发明首先提供一种净化水质的发泡玻璃材料，所述发泡玻璃材料为含有微孔隙的发泡微孔隙硅轻石，其特征在于，所述发泡微孔隙硅轻石的孔径为1～4mm，吸水率5～10％，应力1200～3000n，比重0.5～0.8g/ml；所述发泡微孔隙硅轻石由发泡混合物经高温绕结后制得，发泡混合物包括以下重量百分比的组份：玻璃粉末：90～93，粒度2～4mm的贝壳粉：0.4，粒度1mm以下的贝壳粉：0.6，活性炭：0.2～1.0。优选的，所述玻璃粉末的粒度为1mm以下，所述活性炭的粒度为500μm以下，贝壳粉由粒度2～4mm的占40％和粒度1mm以下占60％合成为整体的1％。优选的，所述发泡微孔隙硅轻石具有如下：视觉外观:无色或浅绿色等。气味:无味。密度：0.9～1.2g/cm3。颗粒尺寸：10～20mm(中值14mm)。颗粒形状：粗糙无定型。ph值：最大值ph10.3或ph7(水洗后)。软化温度：720～730℃(未分解)。本发明还提供了一种如上所述的净化水质的发泡玻璃材料的制备方法，所述发泡玻璃材料为含有微孔隙的发泡微孔隙硅轻石，包括以下步骤：s1，先将以下重量百分比组分混合制得发泡混合物，玻璃粉末：90～93，粒度2～4mm的贝壳粉：0.4，粒度1mm以下的贝壳粉：0.6，活性炭：0.2～1.0；s2，将发泡混合物搅拌均匀平铺在加热炉中，厚度20mm，发泡混合物在加热炉中经预热、发泡、烧结三个阶段，其中第一阶段预热温度为830℃～880℃，预热时间为15～30分钟；第二阶段发泡温度为920℃～950℃，发泡时间为10～20分钟，第三阶段烧结温度为850℃～900℃，烧结时间为10～15分钟；s3，然后从加热炉中取出后进行自然冷却至常温，获得发泡微孔隙硅轻石。与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明中的发泡混合物配方中粒度2～4mm的贝壳粉,添加量占贝壳粉的0.4％，其有效增加发泡，使产品气孔孔径大，在焙烧过程中可使发泡微孔隙硅轻石的孔隙达到2～4mm，这样的孔隙在发泡微孔隙硅轻石占40％。配方中使用1mm以下贝壳粉，添加量占贝壳粉的0.6％，可以有效增加发泡微孔隙硅轻石的微小孔隙，在焙烧过程可使发泡微孔隙硅轻石的孔隙达到1mm以下，这样的孔隙在发泡微孔隙硅轻石占60％。这样的大孔隙与小孔隙结合可有效过滤水质和为微生物提供生存环境。发泡微孔隙硅轻石成型小颗粒后与水体混合，可有效分解水体中氨氮、亚硝酸盐、总磷、生化需氧量、化学需氧量，达到水质净化效果。(2)本发明的发泡混合物中使用活性炭，能够有效分解氧化铬，使硅轻石产品在净化水质过程中不会分解出有害物质，其具有长期性、高性能以及无毒无害、无放射性、化学稳定性好、耐腐蚀、抗风化、不溶解、不降解等优势。(3)玻璃粉末的原料可使用废弃玻璃瓶，目前废弃玻璃瓶基本以填埋方式处理，玻璃瓶内含氧化铬，填埋在土壤内经数十年后可能会分解出含铬的有害物，如果将废弃玻璃瓶回收利用不仅降低了废弃玻璃瓶污染环境的风险，变废为宝，而且硅轻石产品用途广泛，生产成本较低。(4)本发明涉及一种发泡玻璃材料硅轻石，其具有很多孔隙，比表面积大，具有良好的吸附和过滤、降解特性，生活在水中的微生物栖居在硅轻石的空隙中，当有机物通过发泡玻璃的孔隙时，微生物将其分解。跟常见的过滤材料如陶粒、蛭石、膨胀珍珠岩、火山石、硅藻土相比，发泡玻璃材料硅轻石具有长期性、高性能以及无毒无害、无放射性、化学稳定性好、耐腐蚀、抗风化、不溶解、不降解等优势。经发泡玻璃处理过的污水，其氨氮、生化需氧量、化学需氧量等指标降低。附图说明图1为本发明的一种净化水质的发泡玻璃材料的制备方法流程图。图2为本发明的净化水质的有机物分解的概念图。图3、4是实施例4所提供的实验图。图5-8是实施例5所提供的实验图。标记说明：1-发泡微孔隙硅轻石，10-孔隙，2-有机物x，3-纯净水，x-微生物消化有机物过程，q-净化前，h-净化后。具体实施方式为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面结合附图及具体实施例对本发明进一步说明。实施例1s1，将500μm粒度的玻璃粉末8.4kg、400μm粒度的活性炭0.042kg、2～4mm粒度的贝壳粉0.033kg、1mm粒度以下贝壳粉0.05kg混合搅拌制得发泡混合物.s2，将上述制得的发泡混合物平铺在加热炉中20mm高，发泡混合物在加热炉中经预热、发泡、烧结三个阶段，从加热炉中取出后进行自然冷却至常温取得水质净化用的发泡微孔隙硅轻石；其中预热温度为830℃，预热时间15分钟；发泡温度为920℃，发泡时间为10分钟，烧结温度为850℃，烧结时间为10分钟。s3，将烧结发泡加热物从加热炉中取出后进行自然冷却至室温即得发泡微孔隙硅轻石；发泡微孔隙硅轻石的孔径为1～4mm,比重为0.5g/ml，吸水率为5％，应力为1200n。实施例2s1，将900μm粒度的玻璃粉末9.5kg、300μm粒度的活性炭0.047kg、2～4mm粒度的贝壳粉0.038kg、1mm粒度以下的贝壳粉0.057kg混合搅拌制得发泡混合物；s2，将上述制得的发泡混合物平铺在加热炉中20mm高，发泡混合物在加热炉中经预热、发泡、烧结三个阶段，从加热炉中取出后进行自然冷却至常温取得水质净化用发泡微孔隙硅轻石；其中预热温度为880℃，预热时间30分钟；发泡温度为950℃，发泡时间为20分钟，烧结温度为900℃，烧结时间为15分钟。s3，将烧结发泡加热物从加热炉中取出后进行自然冷却至室温即得发泡微孔隙硅轻石；发泡微孔隙硅轻石；孔径为2～3mm,比重0.8g/ml，吸水率10％，应力3000n。实施例3本实施例结合附图1、2对本发明的制备方法和净化水质的原理进行阐述。如图1所示，本发明的制备方法包括：选取废弃的玻璃瓶，冲洗干净后进行：工序1：压碎，获得压碎的玻璃；工序2：粉碎，将压碎的玻璃进一步粉碎，获得玻璃粉末，玻璃粉末的粒度应在1mm以下。工序3：将玻璃粉末、粒度2～4mm的贝壳粉、粒度1mm以下的贝壳粉以及粒度500μm以下的活性炭，按照配方比例混合。工序4：经过预热、发泡、烧结三个阶段，从加热炉中取出后进行自然冷却至常温取得水质净化的发泡玻璃材料：发泡微孔隙硅轻石。净化水质的原理如图2所示，在水中投入适量的发泡微孔隙硅轻石1，因为发泡微孔隙硅轻石具有大量的孔隙10，有机物2与水一起进入孔隙10中，微生物消化孔隙10中的有机物(图中x)，并最终获得纯净水3。实施例4本实施例将结合图3、4对本发明的发泡玻璃材料：发泡微孔隙硅轻石的有益效果进行阐述。实验名称：中国贵州省贵阳市南明区储水池水质净化实验时间：2012年1月15～2月15日(1个月)。场所：令当小学里面的储水池。规模：10m×10m×0.8m最大，没有外部流入和流出。净化方法：储水池里面利用竹子采用浮岛方式、预定用4座浮岛来净化。操作方式是，现场往网袋里面装入20l发泡微孔隙硅轻石(图3)让它们浮在水面上，使用量是一网袋装20l，使用了100袋；利用竹子采用浮岛方式将发泡微孔隙硅轻石置于池塘中(图4)。实验结果：见表1。表1：中国贵州省贵阳市南明区储水池水质净化实验结果表实验对象安装前(mg/l)一个月后(mg/l)生化需氧量bod2.530.43化学需氧量cod7.351.07氨氮nh3-n0.320.16总磷t-p6.860.003总氮t-n0.7290.186结果分析：从表1可以看出，1个月后，该储水池的水质净化效果明显，生化需氧量bod、化学需氧量cod、氨氮nh3-n、总磷t-p、总氮t-n均有效降低。实施例5本实施例将结合图5-8对本发明的发泡玻璃材料：发泡微孔隙硅轻石的有益效果进行阐述。实验名称：中国云南省彝族自治州龙江公园水质净化试验时间：2011年年3月9日～18日(10天)场所：龙江公园(图5)内。小规模池子：纵50m×宽30m×水深平均1m；中心部有纵20m×宽15m的建设；没有外部流入及流出口。净化方法：在池内4处设置30m3/h的抽水泵(图6)，强制让池内的水循环，用25t/h的抽水泵将泥土等吸附到凝集处理装置。这个处理水放在全长2m×宽0.5m×水深1m的容器里与发泡微孔隙硅轻石接触，进行过滤及氮/磷的吸附分解。在池子里面最狭窄的位置(图7)设置玻璃发泡材宽1m×全长5m、进行10天的循环(1天工作16小时)。实验结果：见图8，图8上方的小水缸为净化前(图中q)，下方的大水缸为净化后(图中h)。见表2。表2中国云南省彝族自治州龙江公园水质净化试验结果项目净化前(第一天)净化后(10天后)ph8.267.92生化需氧量bod4615化学需氧量cod5.291.02氨氮nh3-n0.930.46悬浮固体ss6832总磷t-p0.0470.018总氮t-n1.040.65注：上述项目ph无量纲，其它单位均为mg/l。结果分析：从表2可以看出，仅仅10天后，该公园的水质净化效果明显，生化需氧量bod、化学需氧量cod、氨氮nh3-n、悬浮固体ss、总磷t-p、总氮t-n均有效降低，从图8中也可以直观地对比发现，采用本发明净化后的水质在颜色上更加澄清。实施例4、5通过实验数据说明了本发明在净化水质上取得的突出的实质性特点和显著的进步，跟常见的过滤材料如陶粒、蛭石、膨胀珍珠岩、火山石、硅藻土相比，发泡玻璃材料硅轻石具有长期性、高性能以及无毒无害、无放射性、化学稳定性好、耐腐蚀、抗风化、不溶解、不降解等优势。经发泡玻璃处理过的污水，其氨氮、生化需氧量、化学需氧量等指标降低。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12