一种新型膨润土复合活性炭生态浮床填料及其制备方法与流程

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本发明属于污水处理技术领域，涉及一种生态浮床的填料，特别涉及一种新型膨润土复合活性炭生态浮床填料及其制备方法。


背景技术：

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生态浮床技术是一种成本低、效果好的水体生物处理方法，作为一种重要的原位水体修复技术，具有直接利用水面空间无需额外占地，管理方便，运行成本低且不会对水体造成二次污染等优点，已被广泛应用于农业废水、生活污水、养殖废水以及富营养化的湖泊、河流等多个领域的水体治理。
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生态浮床又称人工浮床、植物浮床、人工浮岛等，主要由浮床框体、浮床床体、浮床基质和浮床植物构成。目前，常用的浮床基质有沸石、蛭石、粉煤灰、生物陶粒以及生物纤维如竹丝、秸秆等。其中生物陶粒因其孔隙率高、比表面积大、表面粗糙易于微生物挂膜生长得到较为广泛的应用。微生物附着生长的生物陶粒对水体中的氮磷等营养物质具有很好的去除效果，此外，对于水体中由浮游生物、浮游藻类形成的非溶解性色度具有较好的去除效果，但对于水体中由腐殖质、染料废水等污染造成的溶解性色度处理效果不佳。


技术实现要素：

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针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型膨润土复合活性炭生态浮床填料，该填料以膨润土复合活性炭成分，使得本发明的填料对由浮游生物和浮游藻类形成的非溶解性色度具有去除效果，同时，大大提高本发明的填料对由腐殖质和染料分子等有机物形成的溶解性色度的去除效果，并大大降低水体的cod；本发明的另一目的在于提供该填料的制备方法，将膨润土、活性炭、花生壳粉与粘合剂混合，加水搅拌成泥料，造粒烘干，在惰性气氛中经煅烧而得，本方法工艺简单，原料来源广泛，价格低廉。
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本发明是通过以下技术方案实现的：一种新型膨润土复合活性炭生态浮床填料，由以下质量百分比的原料构成：膨润土52～58%、活性炭22～25%、造孔剂8～15%、粘合剂7～11%。
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本发明的进一步改进方案为：所述的造孔剂为花生壳粉；所述的粘合剂为硅酸钠。
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进一步的，所述膨润土为天然钠基膨润土，其粒径为100~300目；所述活性炭的粒径为100~300目。
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进一步的，所述花生壳粉由花生壳经干燥、粉碎并过80~150目筛得到。
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本发明的更进一步改进方案为：上述的一种新型膨润土复合活性炭生态浮床填料的制备方法，包括如下步骤：a、将膨润土、活性炭、花生壳粉与粘合剂按比例混合得到混合粉料；b、向混合粉料中加适量水搅拌均匀，形成泥料，陈化10~15小时，将泥料挤条成型，截面直径6~10mm，并切割成长5-7mm小段，再次陈化2~5小时，80℃~130℃烘干，再在惰性气氛中
于500~550℃煅烧0.5~2小时得到新型膨润土复合活性炭生态浮床填料。
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活性炭是由有机物质如果壳、煤或木材等经热解、活化加工制备而成，具有发达的微孔结构和丰富的表面化学基团，具有很强的吸附性能，可以去除水体中的异味、胶体、重金属以及有机物如合成洗涤剂、农药、除草剂、合成染料等，不仅可以大大降低水体的色度，还可以降低水体的cod。
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本发明利用膨润土和活性炭为基材，以花生壳粉为造孔剂，添加适量粘合剂经混合造粒并在惰性气氛中高温焙烧得到新型膨润土复合活性炭生态浮床填料，使其具有较高的孔隙率、较大的比表面积以及较强的吸附性，填料表面粗糙易于微生物挂膜生长，对水体中氮磷等营养盐有较好的的去除效果。与其他生态浮床填料基质相比，本发明制备的新型生态浮床填料复合了活性炭成分，充分利用活性炭的高比表面积及其表面丰富的羧基、羟基等化学基团，这些化学基团可以与染料分子等有机物结合，使得这些显色有机物聚集到活性炭表面，大大提高对于由腐殖质和染料分子等有机物形成的溶解性色度的去除效果，并大大降低水体的cod。
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与现有技术相比，本发明的有益效果为：（1）本发明使用的膨润土来自天然矿石，来源广泛，价格低廉，拓展了膨润土的应用。
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（2）充分利用活性炭优良的吸附性，在膨润土基生态浮床填料中复合活性炭成分，显著提高了其对水体异味以及溶解性色度的去除，降低了水体的cod，制备工艺简单，原料来源十分广泛且价格低廉，利于工业规模化生产。
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（3）本发明采用花生壳粉作为造孔剂，实现了农业废弃物的资源化利用。
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（4）本发明制备膨润土复合活性炭生态浮床填料的煅烧温度低，能够达到节能环保。
附图说明
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图1为本发明制备的新型膨润土复合活性炭生态浮床填料的照片，颗粒呈黑色或灰黑色。
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图2为河南省生产的一种在售页岩陶粒填料，颗粒呈灰色。
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图3为本发明制备的新型膨润土复合活性炭生态浮床填料与市售页岩陶粒填料对氨氮的吸附量对比图。
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图4为本发明制备的新型膨润土复合活性炭生态浮床填料与市售页岩陶粒填料对亚甲基蓝的吸附量对比图。
具体实施方式
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实施例1本实施例中新型膨润土复合活性炭生态浮床填料的原料按质量百分比其原料构成为：膨润土58%、活性炭25%、造孔剂8.5%、粘合剂8.5%。
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本实施例中新型膨润土复合活性炭生态浮床填料是按以下步骤制备得到：a、将膨润土、活性炭、花生壳粉与粘合剂按比例混合得到混合粉料；b、向所述混合粉料中加适量水搅拌均匀，形成泥料，陈化12小时，将泥料挤条成型，截面直径8mm，并切割成长5-7mm的小段，再次陈化3小时，105℃烘干，再在惰性气氛中于550℃
煅烧40分钟得到新型膨润土复合活性炭生态浮床填料。制备填料的平均抗压强度为61.56n，平均孔隙率为56.84%，表观密度1.31g/cm3。
[0022]
实施例2本实施例中新型膨润土复合活性炭生态浮床填料的原料按质量百分比其原料构成为：膨润土54%、活性炭23%、造孔剂15.5%、粘合剂7.5%。
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本实施例中新型膨润土复合活性炭生态浮床填料是按以下步骤制备得到：a、将膨润土、活性炭、花生壳粉与粘合剂按比例混合得到混合粉料；b、向所述混合粉料中加适量水搅拌均匀，形成泥料，陈化12小时，将泥料挤条成型，截面直径8mm，并切割成长5-7mm的小段，再次陈化3小时，105℃烘干，再在惰性气氛中于500℃煅烧2小时得到新型膨润土复合活性炭生态浮床填料。制备填料的平均抗压强度为43.13n，平均孔隙率为64.50%，表观密度1.14g/cm3。
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实施例3本实施例中新型膨润土复合活性炭生态浮床填料的原料按质量百分比其原料构成为：膨润土52%、活性炭22%、造孔剂15%、粘合剂11%。
[0025]
本实施例中新型膨润土复合活性炭生态浮床填料是按以下步骤制备得到：a、将膨润土、活性炭、花生壳粉与粘合剂按比例混合得到混合粉料；b、向所述混合粉料中加适量水搅拌均匀，形成泥料，陈化12小时，将泥料挤条成型，截面直径8mm，并切割成长5-7mm的小段，再次陈化3小时，105℃烘干，再在惰性气氛中于550℃煅烧40分钟得到新型膨润土复合活性炭生态浮床填料。制备填料的平均抗压强度为50.73n，平均孔隙率为58.09%，表观密度1.10g/cm3。
[0026]
实施例4取河南省生产的一种在售陶粒填料作为对照，考察对比实施例1、2、3制备得到的新型膨润土复合活性炭生态浮床填料与在售陶粒填料对水体中氨氮的吸附量以及溶解性色度的去除效果。以填料对溶解性有机染料亚甲基蓝的吸附量作为对水体溶解性色度去除效果的评价指标，实验结果如表1所示：表1 四种填料对氨氮和亚甲基蓝的吸附量由表1可知，与在售陶粒填料相比，本发明实施例1-3制得的新型膨润土复合活性炭生态浮床填料对溶解性有机染料亚甲基蓝的吸附量明显较高，证明本发明制得的新型膨润土复合活性炭生态浮床填料对于由腐殖质和染料分子等有机物形成的溶解性色度的去除效果；同时，对氨氮吸附效果明显，可降低水体的cod。