一种用于重污染城市河道水质净化的纳米多孔砖及其制备方法和应用_2

文档序号:8519863阅读:来源:国知局
发明在纳米多孔砖的垂直孔道内部填充土壤或者底泥,可以作为水生植被 的载体,同时,大量的纳米氧气泡以及微生物附着可为植物生长提供所需的营养物质,使植 物长势更好;
[0030] (5)本发明选用复合材料制备生态砖,在热处理条件下,通过将材料中的碳酸盐 等成分灼烧去除后,在砖的表面会形成纳米孔隙,从而大大增加了比表面积,增加了吸附性 能,这是本发明相对于其他吸附砖的突破点;
[0031] (6)本发明不是现有技术的简单组合,而是通过大量的实验研宄结合理论分析选 择了三种材料并将其制备成纳米多孔砖,富钙凹凸棒具有极强的磷吸附能力,富钙沸石具 有极强的氮吸附能力,红壤则具有较强的黏性,三种材料的复合并经过独特的制砖方法制 备成纳米多孔砖后,具备了三种简单组合所不具备的优点:首先复合生态砖具有氮和磷同 步吸附能力,吸附营养物质后的生态砖,可以作为植物和微生物的载体,供给植物生长必须 的氮磷营养物质,再加上砖体表面的纳米孔隙,具有较好的氧气富集能力,为好氧微生物的 附着以及植物的根系呼吸提供了充足的氧气环境,因此,具备了物理、化学吸附以及生物净 化三重效果;
[0032] (7)本发明的制砖方法独辟蹊径,在借鉴了制备取暖材料(煤球)的形状、以及 建筑上烧砖的方法的基础上,结合实际的应用情况,经过粉碎、造粒、挤压成型、干燥和焙烧 (合理控制焙烧温度和时间),最终得到性能优异的纳米多孔砖,对重污染型的河道水质具 有强大的净化能力,目前并未发现有类似本发明的应用于水质净化领域的砖。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明的纳米多孔砖的结构示意图;
[0034] 图2为本发明的纳米多孔砖制备方法的流程示意图。
[0035] 图中:1、砖体;2、孔。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
[0037] 实施例1
[0038] 如图1所示,一种用于重污染城市河道水质净化的纳米多孔砖,包括砖体1和孔 2,所述的砖体1为长方体,所述的孔2为通孔结构,位于砖体1上。砖体1的材料为粒径 10-15 μπι的复合颗粒,所述的复合颗粒由钙型凹凸棒粘土、钙型斜发沸石和红壤混合制成; 其中,钙型凹凸棒粘土(产地为江苏盱眙,钙型凹凸棒粘土中的凹凸棒的质量分数为45%, 钙质成分(CaO)的质量分数为25%,余量为硅氧化物、铝氧化物和镁氧化物)的质量分数为 30 %,钙型斜发沸石(产地为安徽宣城,钙型斜发沸石中的斜发沸石的质量分数50 %,钙质 成分(CaO)的质量分数15%,余量为硅氧化物、铝氧化物和镁氧化物)的质量分数为50%, 其余成分为红壤(产地为江西,红壤中的黏土的质量分数为85%)。砖体1有孔的那个端 面为正方形,边长为20cm。孔2为圆孔,孔个数为9个,且孔直径为2cm。
[0039] 如图2所示,上述纳米多孔砖的制备方法为:
[0040] (a)按上述比例称取钙型凹凸棒粘土、钙型斜发沸石和红壤三种材料粉碎后放入 搅拌器内,充分搅拌匀。
[0041] (b)将步骤(a)中得到的混合原料进行造粒得到复合颗粒,造粒的条件为:将步骤 (a)碎的复合原料先过15 μ m的筛网,保留小于粒径15 μ m的复合原料,再过10 μ m的筛网, 保留粒径大于10 μπι的复合原料,最终得到的复合颗粒的粒径为10-15 μπι;
[0042] (c)将步骤(b)中得到的复合颗粒与水混合搅拌后再经过模具挤出成型,得到湿 坯体,其中,模具的纵截面形状为正方形,模具的边长为20cm,模具上设有圆孔,圆孔个数为 9个,且孔直径为2cm;
[0043] (d)将步骤(c)中得到的湿坯体进行切割,得到湿砖体,湿砖体的长度为10cm,切 割的条件为:采用机械切割工具将湿坯体每间隔IOcm横向切割,切割后,采用刀片将断截 面修平整;
[0044] (e)将步骤(d)中得到的湿砖体在105°C条件下进行干燥,然后在450°C条件下焙 烧2h,焙烧结束后自然冷却至室温得到纳米多孔砖。
[0045] 本实施例中的纳米多孔砖适合于较深的河道修复(深度2m以上),具有高效的吸 附能力,可有效降低污染水体中的氮磷污染物质;本实施例中的纳米多孔砖由于具有纳米 孔结构,能够附着大量的纳米气泡,提高周围环境的溶解氧浓度(DO);本实施例的纳米多 孔砖由于具有大量的微孔结构,具有较大的比表面积,还可以为微生物的生长、活动和繁殖 提供空间和场所。
[0046] 实施例2
[0047] 如图1所示,一种用于重污染城市河道水质净化的纳米多孔砖,包括砖体1和孔 2,所述的砖体1为长方体,所述的孔2为通孔结构,位于砖体1上。砖体1的材料为粒径 10-15 μπι的复合颗粒,所述的复合颗粒由钙型凹凸棒粘土、钙型斜发沸石和红壤混合制成; 其中,钙型凹凸棒粘土(产地为江苏盱眙,钙型凹凸棒粘土中的凹凸棒的质量分数为50%, 钙质成分(CaO)的质量分数为20%,余量为硅氧化物、铝氧化物和镁氧化物)的质量分数为 35 %,钙型斜发沸石(产地为安徽宣城,钙型斜发沸石中的斜发沸石的质量分数55 %,钙质 成分(CaO)的质量分数20%,余量为硅氧化物、铝氧化物和镁氧化物)的质量分数为45%, 其余成分为红壤(产地为江西,红壤中的黏土的质量分数为90%)。砖体1有孔的那个端 面为正方形,边长为15cm。孔2为圆孔,孔个数为16个,且孔直径为I. 5cm。
[0048] 如图2所示,上述纳米多孔砖的制备方法为:
[0049] (a)按上述比例称取钙型凹凸棒粘土、钙型斜发沸石和红壤三种材料放入搅拌器 内,充分搅拌匀。
[0050] (b)将步骤(a)中得到的混合原料进行造粒得到复合颗粒,造粒的条件为:将步骤 (a)碎的复合原料先过15 μ m的筛网,保留小于粒径15 μ m的复合原料,再过10 μ m的筛网, 保留粒径大于10 μπι的复合原料,最终得到的复合颗粒的粒径为10-15 μπι;
[0051] (c)将步骤(b)中得到的复合颗粒与水混合搅拌后再经过模具挤出成型,得到湿 坯体,其中,模具的纵截面形状为正方形,模具的边长为15cm,模具上设有圆孔,圆孔个数为 16个,且孔直径为1.5cm;
[0052] (d)将步骤(c)中得到的湿坯体进行切割,得到湿砖体,湿砖体的长度为15cm,切 割的条件同实施例1 ;
[0053] (e)将步骤(d)中得到的湿砖体在105°C条件下进行干燥,然后在500°C条件下焙 烧I. 5h,焙烧结束后自然冷却至室温得到纳米多孔砖。
[0054] 本实施例中的纳米多孔砖适合于中等深度的河道修复(深度l_2m范围),具有高 效的吸附能力,可有效降低污染水体中的氮磷污染物质;本实施例中的纳米多孔砖由于具 有纳米孔结构,能够附着大量的纳米气泡,提高周围环境的溶解氧浓度(DO);本实施例的 纳米多孔砖由于具有大量的微孔结构,具有较大的比表面积,可以为微生物的生长、活动和 繁殖提供空间和场所。
[0055] 实施例3
[0056] 如图1所示,一种用于重污染城市河道水质净化的纳米多孔砖,包括砖体1和孔 2,所述的砖体1为长方体,所述的孔2为通孔结构,位于砖体1上。砖体1的材料为粒径 10-15 μπι的复合颗粒,所述的复合颗粒由钙型凹凸棒粘土、钙型斜发沸石和红壤混合制成; 其中,钙型凹凸棒粘土(产地为江苏盱眙,钙型凹凸棒粘土中的凹凸棒的质量分数为60%, 钙质成分(CaO)的质量分数为18%)的质量分数为40%,钙型斜发沸石(产地为安徽宣城, 钙
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