一种用于水净化和空气脱臭的过滤材料、其制备方法及用途与流程

1.本发明涉及过滤材料技术，尤其涉及一种用于水净化和空气脱臭的过滤材 料、其制备方法及用途。


背景技术：

2.目前，广泛使用活性炭等固体吸附剂来去除水体中、空气中的有害物质、 微量污染物质等，这些吸附剂对于吸附的物质都具有非常强的选择性，为此， 对于广泛存在于水体和空气中化学特性各异的多数物质共存的复合污染物， 这些固体吸附剂的吸附去除效果极其有限。例如：最常使用的活性炭吸附剂， 对于氨、胺类等碱性物质、含有染料微粒的颜料的吸附能力极其微弱。含有 上述物质的污水以及空气通过活性炭过滤层，其污染物的含量通过前后基本 没有什么改变。此外，当作为处理对象的水或空气中的污染物发生组织变化 时，利用活性炭吸附处理，一些与活性炭更具亲和力的物质进入内部时，就 会出现原来被吸附在活性炭表面的物质脱落剥离的现象。即新的污染物把旧 的已经吸附在表面的污染物剥离排放，这时处理对象的水或者空气中的污染 物浓度显著升高。这种情况，在实际的活性炭吸附装置中时有发生，是一个 需要解决的问题。
3.此外，活性炭等作为固体吸附剂，都是表面吸附物质，或者吸附剂内孔 的表面吸附，一旦表面全部被物质覆盖之后，吸附能力骤然下降乃至消失。 这种吸附饱和发生时间比较短，一旦发生，就需要重新更换吸附剂。可是， 实际上，因为吸附剂价格昂贵、更换作业复杂等原因，即便吸附剂已经达到 饱和状态，也都不能及时更换新的吸附剂。有些时候，虽然实际上吸附剂已 经达到饱和状态，但根据实验室提供的数据还没有到达饱和值，是因为实验 室提供的饱和值并未考虑共存物质的影响，实际现场的情况复杂的多，吸附 剂的使用寿命比实验室提供的要短很多，因此虽然使用现场的吸附剂已经饱 和，但数据显示还没有达到使用寿命，因而更换新的吸附剂大大滞后。
4.像这样，现在广泛使用的活性炭等固体吸附剂对于现实中复杂的、化学 特性存在巨大差异水体污染物或者气体污染物的净化能力极其有限。而且很 多时候，活性炭吸附层也是污染物的浓缩层，所以，要求频繁更换活性炭吸 附剂。
5.综上，能够捕捉、吸附更广泛的污染物质、具有更强大的吸附、捕捉能 力的高效的吸附剂，具有实际上使用寿命大福增加的吸附剂，具有自我再生 能力的吸附剂的开发，成为广大用户的迫切的需求。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于，针对目前活性炭等固体吸附剂净化能力有限、再生 能力差的问题，提出一种用于水净化和空气脱臭的过滤材料，该过滤材料吸 附能力强，对多种污染物具有吸附、捕捉的能力，使用寿命长，且具有自我 再生能力。
7.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于水净化和空气脱 臭的过滤材料，包括重量配比如下的各组分：
8.火山灰
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8-12份；
9.天然浮石
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13-17份；
10.水泥
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8-12份。
11.根据处理对象物中所含废气、废水的成分以及含量不同，重量比例也可 适当调整。
12.进一步地，所述用于水净化和空气脱臭的过滤材料包括重量配比如下的 各组分：
13.火山灰
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10份；
14.天然浮石
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15份；
15.水泥
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10份。
16.进一步地，所述火山灰粒径为1～5mm。火山灰与其他土壤和火山土相比 通气性、通水性佳，且火山灰土层内部非常有利于微生物的繁殖。
17.进一步地，所述天然浮石粒径为1-20mm，优选为1-5mm。浮石，是火 山碎屑物的一种，是块状的多孔质浅色矿物，因为是多孔质构造，所以能够 浮在水面上，所以得名浮石。例如本发明采用的长白山浮石，属流纹岩系天 然玻璃构造，有纵向致密的气孔，松散比重0.7，很轻，又是玻璃质构造， 结构极其稳定，ph是中性的7左右。浮石能均匀分布在过滤材料中，使微 生物容易附着，对净化对象物具有优异的捕捉能力。
18.进一步地，所述水泥为波特兰水泥。
19.本发明的另一个目的还公开了一种用于水净化和空气脱臭的过滤材料的制 备方法，包括以下步骤：
20.步骤1、按照配比将火山灰、天然浮石和水泥混合，加水(水的加入量为 10-15份)搅拌得到混合料；
21.步骤2、将混合料投入成型机料仓中，通过成型机加压、振动、造泡通孔、 凝固成形，常温风干，破碎，风干将凝固成形的材料内部的水分强制蒸发；
22.或，将混合料投入成型机料仓的成型模具中，加压、振动，制成板块状(如 四方形状)，凝固成形后脱模、常温风干，破碎；
23.或，将混合料投入造粒机，挤压造粒成型制成细棒状的圆柱型颗粒，常温 风干；
24.步骤3、将材料洒水养生，制备得到用于水净化和空气脱臭的过滤材料。
25.进一步地，步骤2所述风干为强制送风风干，把材料内部水分挥发掉，风 干时长为1-10天，优选为7天。
26.进一步地，步骤2所述破碎采用装有网格状刀具的破碎机破碎，破碎机的 上部装备网格状刀盘，下部装备平台，能把板状成形材料压裂破碎，形成粗糙 的不规则的压裂性表面的破碎小块。
27.进一步地，步骤2破碎后材料的尺寸为1-7cm，优选为1-3cm。上述尺寸的 过滤材料短时间内可以处理大量的废水或废气，而且送水、送气所需的动力也 大幅减小，从而实现节能的效果。
28.进一步地，步骤2所述圆柱型颗粒尺寸为1～5
㎝
。
29.进一步地，所述洒水养生包括以下步骤：连续一周时间，每天上午洒水一 次，下午洒水一次，所述洒水养生能增加过滤材料强度。
30.本发明的另一个目的还公开了一种用于水净化和空气脱臭的过滤材料在水 净化
和空气脱臭领域的用途。
31.进一步地，将用于水净化和空气脱臭的过滤材料填充在容器中，或者将用 于水净化和空气脱臭的过滤材料造粒、造块后填充在容器里，将污水或废气通 过充填层(过滤层)，从而除去其中的污染物、有害物。
32.进一步地，对于处理被污染的河流、农业沟渠等场合，将用于水净化和空 气脱臭的过滤材料固定在溢流堰、河床、岸边等位置，让污水在一定速度下流 过，或者溢流，能除去水体中的污染物、浑浊物，通过分解达到净化水体的效 果。
33.本发明用于水净化和空气脱臭的过滤材料适用于各种产业废水、污水，以 及这些污水处理设施排放出来的水体里残留的污浊物质或者有色物质，由各种 物质污染或者富营养化的河流、沼泽中富含的污染物、有色物、发臭物质，下 水道里含有的二聚氰胺、2-甲基异戊二醇等发臭物质以及三卤甲烷等有机盐类化 合物，游泳池水含有的有害物质如氯胺等氯化物和浑浊物质。本发明用于水净 化和空气脱臭的过滤材料适用于大气中的各种发臭物质。由粉状、颗粒状的火 山土、碎片状的天然浮石小粒和波特兰水泥构成的过滤材料，能够在短时间内 高效的、经济的吸附、去除、分解上述污染物质，从而达到改善水质、净化空 气的理想效果。
34.本发明用于水净化和空气脱臭的过滤材料，与现有技术相比较具有以下优 点：
35.1)本发明针对处理对象污水和空气污染物的特征和成分构成，以火山灰、 浮石碎块以及水泥的混合物作为吸附剂，共同发挥火山灰和浮石共有的污染物 去除功能，以达到净化水和空气的效果。
36.2)本发明采用的浮石对无机物、有机物具有广泛、优异的吸附能力；火山 灰不仅具有缓冲作用，作为土壤，本身存在的微生物具有捕捉、分解一部分物 质，并进行无害化处理的能力。浮石具有微生物寄生所必须的微孔，微生物在 分解污染物质的同时进行自我繁殖，使浮石、火山灰在短时间内具有吸附的再 生能力，从而使过滤材料的使用寿命延长至数年乃至数十年。
37.3)本发明能通过成型机成型、破碎机破碎成不规则块状滤材，以及规格各 异的碎片状浮石随机混合在滤材中，不规则破碎的形状，也是最适合微生物附 着的，孔隙延伸到滤材的内部深处，即确保了通水性能，又具有一定的强度， 使微生物可以长期稳定的生存。火山灰具有优异的除磷功能。过滤材料投入污 水中后，短短10几天就可以改善bod、色度、氨氮、磷等状况。
38.本发明通过加压、振动、造泡通孔、凝固成形，克服了现有技术仅采用加 压混合成形，导致没有足够的强度，也不能稳定维持固定的形状，在水体中净 化应用时滤材会变形，破碎，粉化的一系列问题。另外，本发明采用装有网格 状刀具的破碎机破碎，克服了现行技术将方形板块用鄂式破碎机破碎，容易粉 化，而且得到的断面也不适合微生物附着，作为滤材处理稳定性差的问题。
39.4)本发明通过挤出成型制成的圆柱状过滤材料，其前后断面及圆柱的圆周 面露出来的浮石颗粒，都是随机混合的，所以很适合微生物附着和寄生，具有 脱臭机能的孔隙直通过滤材料内部深处，具有通气、通水性，又具有一定的强 度，可以使微生物长期稳定的生存其中。同时，由于制造过程中，没有损坏火 山灰的脱臭功能，所以短时间内就可以发挥分解、除去恶臭物质的效果。
附图说明
40.图1为实施例1的工艺流程图；
41.图2为实施例2的工艺流程图；
42.图3为本发明过滤材料微观图一；
43.图4为本发明过滤材料微观图二。
具体实施方式
44.以下结合实施例对本发明进一步说明：
45.实施例1
46.本实施例公开了一种用于水净化和空气脱臭的过滤材料，包括重量配比如 下的各组分：
47.火山灰20升、天然碎片状的浮石140升、波特兰水泥30升、水16升。
48.本实施例用于水净化和空气脱臭的过滤材料的制备方法，如图1所示，包 括以下步骤：
49.步骤1、按照配比将火山灰、天然浮石和水泥混合，缓慢加水搅拌3分钟得 到混合料；用手握、目测确认混炼状态，如果需要调整，则加水进行微调整最 终做好混炼材料。混炼材料根据以上配比及数量，可以制造10几块半成品。在 大量生产的时候，根据这个配比比例，投入原料。
50.步骤2、将混合料投入成型机料仓中，通过成型机加压、振动、造泡通孔、 凝固成形，破碎；随后在常温条件下风干一周，强制送风，把凝固成形材料内 部的水分强制蒸发；所述破碎采用装有网格状刀具的破碎机破碎，破碎机的上 部装备网格状刀盘，下部装备平台，把板状成形材料压裂破碎，形成粗糙的不 规则的压裂性表面的破碎小块。步骤2破碎后材料的尺寸为1-3cm。其微观结构 如图3-4所示。
51.步骤3、将材料洒水养生，制备得到用于水净化和空气脱臭的过滤材料。所 述洒水养生步骤包括：连续一周时间，每天上午一次，下午一次洒水，所述洒 水养生能增加过滤材料强度。
52.所述用于水净化和空气脱臭的过滤材料在水净化和空气脱臭领域的用途。
53.应用场所大连金普新区老爷庙村生物厕所项目。
54.存在问题生物反应槽所采用的生物材料属于天然植物类(木屑)导致末 端处理水出现浑浊以及伴有茶色显现。
55.解决手段在生物反应槽与储水槽之间增加过滤槽，放入本产品2立方米， 使生物反应槽处理之后的中水匀速通过填充有本产品的过滤槽。
56.最终效果浊度由原来的3～5度降至1度处理完的水也肉眼不看不出茶 色。
57.实施例2
58.本实施例公开了一种用于水净化和空气脱臭的过滤材料，包括重量配比如 下的各组分：
59.火山灰10升、天然碎片状的浮石30升、波特兰水泥15升、水10升。
60.本实施例用于水净化和空气脱臭的过滤材料的制备方法，如图2所示，包 括以下步骤：
61.步骤1、按照配比将火山灰、天然浮石和水泥混合，加水搅拌得到混合料；
62.步骤2、将混合料投入成型机料仓的成型模具中，加压、振动，制成板块状、 四方形状，凝固成形后脱模、破碎，在常温条件下强制通风一周，使材料内部 水分强制蒸发并促进水和反应从而实现通风干燥养生；所述破碎采用装有网格 状刀具的破碎机破碎，破碎机的上部装备网格状刀盘，下部装备平台，把板状 成形材料压裂破碎，形成粗糙的不规则的压裂性表面的破碎小块。破碎后材料 的尺寸为1-3cm。
63.步骤3、将材料洒水养生，制备得到用于水净化和空气脱臭的过滤材料。所 述洒水养生步骤包括：连续一周时间，每天上午一次，下午一次洒水，所述洒 水养生能增加过滤材料强度。
64.所述用于水净化和空气脱臭的过滤材料在水净化和空气脱臭领域的用途。
65.应用场所朝阳陶园农林科技有限公司堆肥场
66.存在问题朝阳陶园农林科技有限公司是有机农业企业，收集当地的畜类 粪便以及生活湿垃圾进行有机肥堆肥生产，发酵过程中产生难闻的臭气，对环 境造成一定的影响。
67.解决手段用塑料薄膜封闭堆肥车间，实行堆肥车间空气的统一收集，收 集之后的废气以65m3/min通过强制排风系统，所有废气经过50cm*50cm*200cm 的桶状填充满本产品的过滤器。
68.最终结果处理以前的堆肥车间臭气测定值是300经过处理的臭气测定 值是5，基本不会有不适的气味残留。
69.实施例3
70.本实施例公开了一种用于水净化和空气脱臭的过滤材料，包括重量配比如 下的各组分：
71.火山灰10升、天然碎片状的浮石15升、波特兰水泥10升、水16升。
72.本实施例用于水净化和空气脱臭的过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
73.步骤1、按照配比将火山灰、天然浮石和水泥混合，加水搅拌得到混合料；
74.步骤2、将混合搅拌好的混合料投入造粒机，挤压造粒成型制成细棒状的圆 柱型颗粒，细棒状的圆柱型颗粒尺寸为1～5cm。为了充分发挥水泥的粘合剂的 功能，把成形的板块在常温下强制通风一周，使其内部水分挥发。
75.步骤3、将材料洒水养生，洒水养生步骤包括：连续一周时间，每天上午一 次，下午一次洒水，所述洒水养生能增加过滤材料强度。
76.所述用于水净化和空气脱臭的过滤材料在水净化和空气脱臭领域的用途。
77.应用场所辽宁朝阳市凌源市某河流
78.存在问题此河流流经村庄存在生活污水直排问题，河水污浊不堪，散发 臭气。
79.解决方案在村庄河流较高处筑堤围堰是河流形成一个直径10m的堰塞 池，在出水口处堆叠塞满本产品的50cm*50cm的铁丝笼20个，水流以1/min 的流速流过。
80.最终效果经过处理的河水明显变清，通过清淤等手段将原来散发臭气的淤 泥清除以后重新铺垫沙子，河水令人感到不适的臭气基本完全消失。
81.对照例
82.本对照例的过滤材料包括重量配比如下的各组分：
83.火山灰20升、天然碎片状的浮石140升、波特兰水泥30升、水16升。
84.本的制备方法，包括以下步骤：
85.步骤1、按照配比将火山灰、天然浮石和水泥混合，加水搅拌得到混合料；
86.步骤2、将混合料投入成型机料仓的成型模具中，加压、振动，制成板块状， 凝固成形后脱模、破碎；
87.步骤3、将材料洒水养生，制备得到过滤材料。
88.对照例中从成型模具中取出的水泥混合物制品，不进行风干，直接实施洒 水养生使之发生水和反应从而凝结、固化。但是，本对照例使用的火山灰、浮 石具有异常高的吸水率，并未完全凝结固化。进而，水泥的水和反应所需的水 分不充分，未能进行硬化、凝结成形。对照例只是用成型机振动、加压、凝固， 然后自然养生，过滤材料表面看起来已经凝固成形了，但内部还是湿的，没有 凝结、硬化，致使过滤材料很容易发生风化破碎。
89.实施例1与对照例不同的是：将混合物用成型机振动、加压、固化、成形， 脱模后，需在常温条件下，使用大型风扇，通过改变风速，强弱交替，强制通 风干燥。成形材料表面的水分被强制蒸发掉，存在于浮石、火山灰混合材料内 部的水分被强制吸引出材料表面，并促进了材料中水泥的水和反应，从而使脱 模出来的制品在保持原有的形状下，硬化、凝固、成形。实施例1采用的强制 干燥养生，强制促进水和反应，在常温条件下，通过强制送风，强制把成形材 料内部水分蒸发来促进通风干燥养生，制备得到的材料不易风化。
90.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者 对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相 应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。