专利名称：凹凸棒圆球滤料的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用于温度不高于400℃的各种液体和气体净化用滤料——凹凸棒圆球滤料。它适用于造纸、化工、纺织、印染、发电厂、制药、食品等工厂的工业废水净化，医院、宾馆、学校、游泳池、居民住宅区生活污水净化，城市中质水净化回用，河水、塘水等地表水、矿井水等净化饮用水，工业循环水净化回用，原油、燃油等工业油品净化，食用油、酱油、饮料、酒类、牛奶等净化产品升级和烟气除尘脱硫、喷漆气体净化、制药行业、化工厂、吹塑工业等气体净化用滤料。
液体和气体的过滤净化技术的关键在于过滤料。过滤净化效果的好坏，过滤设备能否安全可靠，经济合理正常运行与选用的滤料至关重要。传统的石英砂、花岗石、无烟媒、活性炭、普通陶瓷滤料，树脂等滤料，由于孔隙率低，比表面积小、吸附性差、截污能力低、净化能力不高，净化效果差且不稳定，过滤周期短，难以满足各种复杂污染有害有毒成份的去除。有的液体和气体净化，单采用过滤技术是达不到使用要求的，必须混凝、沉淀、过滤、生化、曝气，离子交换、吸附、催化氧化、流离球等技术同时采用方能达标。上述滤料均不具备这种功能。活性炭虽然吸附能力好一些，但再生回用困难，二次污染严重。
本发明的目的针对上述存在的问题，提出的凹凸棒圆球滤料，能广泛应用作液体或气体的净化。并具备应用混凝、沉淀、过滤、生化、曝气、离子交换、吸附、催化氧化、流离球等多种技术，去除液体和气体中的污染物，去除有害有毒物质、脱色等多种功能。凹凸棒圆球滤料不含对人体的有害物质，再生回用方便。
凹凸棒石粘土矿(英文Attapulgite clay，英文缩写AT)是一种纤维状粘土矿，具有层链状结构。首先发现于美国佐治亚洲奥特堡。江苏省南京市六合的凹凸棒土矿是我国首次开采跨越江苏省和安徽省的大型非金属矿，是世界上著名的优质凹凸棒粘土矿，在我国国民经济建设中有着极其广泛的用途。国外已在冶金、化工、塑料、建材、环保、食品、饲料、农药等多行业内应用凹凸棒粘土。我国对凹凸棒土研究起步较晚，加上凹凸棒土的成形技术难度大，目前仅停留在凹凸棒土粉状的直接应用和原料出口。从而影响了凹凸棒土的应用市场的开拓和它许多特殊物化性能未能开发利用。
本发明的目的针对上述存在的问题，提出的凹凸棒圆球料的配方和主要材料的化学成份及产品制作关键工艺。
本发明的技术解决方案本发明的主要特征是总量的80％凹凸棒土为主料，再掺入总量6％的锰矿石MnO2、5％的炭酸钠Na2CO3、3％的钛白粉；6％的已发泡珍珠岩粉。将上述综合料加工成180目～220目粉末后，用造粒机加工成0.2mm～1.5mm直径的圆球。科学合理的组配了凹凸棒圆球滤料的成份。其主要原料化学成份是Sio2＝54.67％；AL2O3＝12.26％；Fe2O3＝5.64％；Cao＝8.15％；Na2O＝1.4％；MgO＝10.41％；SO3＝0.41％；其他成份1.32％。上述各单项成份±10％对产品性能质量均无影响，凹凸棒圆球滤料的焙烧固化成形温度最高不能超过550℃。确保不破坏凹凸棒土的晶体形态和不改变它的优良理化性能。
焙烧成形后的凹凸棒圆球料，每立方米配600公斤水加18公斤盐酸或硫酸浸泡8小时，滤干盐酸或硫酸水液，在100℃保温1小时，升温到200℃保温2小时，升到320℃保温3小时，降到200℃保温2小时，而后自然降温至常温即可按0.2mm～0.7mm、0.7mm～1.5mm2种规格分别包装出厂。
凹凸棒圆球料是一种含水的镁铝硅酸盐等多种氧化物粘土，含有AL2O3、AiO2、Fe2O3、MgO、MnO2等氧化物，经盐酸或硫酸活化能形成铝盐、铁盐、镁盐、和硅酸根等，是很好的复合混凝剂，能与胶体发生压缩双电层，吸附电中和、吸附架桥，沉淀物网捕等作用，而使其脱稳发生凝聚。凹凸棒圆球滤料具有良好的吸附、离子置换、脱色、水阻小等物理、化学和水力特性，孔隙率高，比表面积大，裁污能力强，同时是生物膜、曝气、催化氧化、吸附、离子交换、混凝、过滤、流离球等多种净化方法得以最佳的应用。
凹凸棒圆球料的主要物理、化学和水力特性表
实施例凹凸棒圆球滤料可以用于温度不高于400℃的液体和气体过滤设备中，以粒径0.2mm～1.5mm为例，每层800mm厚，可以设计成单层或多层过滤床。其滤料承托层采用φ3mm～φ32mm大粒径圆球瓷粒。配水系统采用钻孔陶瓷砖。全部以陶瓷材料组成陶瓷球与凹凸棒圆球滤料组成的生物曝气滤床。如采用自动虹吸脉冲液流式(另申报专利)节省了鼓风曝气和限量反冲洗设备的同时，流离去污作用也十分显著。这种结构改变了传统滤池的结构形式，省去了原来赤铁矿、石英砂、无烟煤、活性炭，树脂等不同滤料搭配组合的麻烦。以净水为例，凹凸棒圆球滤料的产水量比普通石英砂滤床提高10倍以上，设计运行最高流速可达到45m/h，滤床截污能力可达45Kg/m3，因为在设备结构设计时，考虑只保留适当生物菌留在凹凸棒圆球料内起硝化水中有机污染物，死亡生物菌和活性污泥物连续流入到水处理系统中的二沉池，所以凹凸棒圆球滤床无需定时反冲和再生。滤池或滤床克服了堵塞重大技术难题，可称为滤床技术的重大改革。
凹凸棒圆球滤料还有除碳、除锰和其他有毒金属离子的作用，预沉池和二沉池内存有的活性污泥是很好的水处理混凝、絮凝、助凝剂。由于凹凸棒圆球具有疏水亲油特性，还可以作为粗粒化分离材料处理含油废水，在一定压力下使废水通过凹凸棒圆球料介质，微细的油料粒在凹凸棒圆球表面逐渐聚结成较大的油滴，并借助水流冲力或鼓曝的微小气泡迅速上浮出水面，达到油水分离的目的。除油效率一般在95％以上。
例如原水COD200mg/L，含有各种金属离子、大胀杆菌和有一定色度的污水，经一个预滤初沉池，经三道过滤后再入过滤二沉池的一体化水处理净化工程设备。处理后的水清沏透明，COD＜10mg/L，原有金属离子、大胀杆菌均显著降低，大大低于国家规定的饮用水标准。与进口膜滤设备相比，同等原水，同等水量，同等净水指标，其设备造价比进口设备节省80％以上的经费。
我国因近几年要新建或扩建380多个大型水处理工程，每套水处理工程最少需用滤料以900吨计算，共约需要34.2万吨，每吨滤料价以0.3万元计算，10.26亿元人民币市场的产品量的需求。另外还有其他水处理和许多其他液体和气体净化用料。我国著名的南水北调工程中的净水工程用滤料更是巨大，所以加速生产凹凸棒圆球料产品进入市场已是当务之急。
权利要求
1.凹凸棒圆球料其特征是总量的80％凹凸棒土为主料，再参入总量6％的锰矿石、5％的炭酸钠、3％的钛白粉、6％的已发泡珍珠岩粉。而后将上述综合料加工成180目～220目细粉末，再用造粒机加工成0.2mm-1.5mm直径圆球。
2.根据权利要求1所述，凹凸棒圆球料的焙烧脱水固化温度最高不能超过550℃。
3.根据权利要求书1和2所述，焙烧成形后的凹凸棒圆球料的酸化处理，按每立方米配600公斤水加18公斤盐酸或硫酸浸泡8小时，滤干盐酸或硫酸水液，在100℃保温1小时，升温到200℃保温2小时，升温到320℃保温3小时，降到200℃保温2小时，而后自然降温到常温，检验合格后即可按0.2mm～0.7mm，0.7mm～1.5mm2种规格分别包装出厂。
全文摘要
本发明涉及的是一种环保领域，用于温度不高于400℃的各种液体和气体净化过滤料。其特征是总量的80％凹凸棒土为主料，再参入总量6％的锰矿石，5％的炭酸钠，3％的钛白粉，6％的已发泡珍珠岩粉。加工成0.2mm～1.5mm直径圆球。克服了一般陶瓷滤料孔隙率小，比表面积小、截污能力小，适应范围小、无脱色能力等问题。凹凸棒圆球滤料具有良好的吸附，离子置换，脱色、水阻小，同时是生物膜、曝气、催化氧化、混凝、沉淀、过滤、流离球等多种技术得到最佳的应用。
文档编号B01D39/02GK1394664SQ01113749
公开日2003年2月5日 申请日期2001年7月6日 优先权日2001年7月6日
发明者傅耀宗 申请人:傅耀宗