CN104001479A

CN104001479A - 一种无机矿物水处理剂及其制备方法

Info

Publication number: CN104001479A
Application number: CN201410229891.8A
Authority: CN
Inventors: 陈庆; 李紫薇
Original assignee: Chengdu New Keli Chemical Science Co Ltd
Current assignee: Shandan County Dongsheng water purifying agent factory
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2034-05-28
Also published as: CN104001479B

Abstract

本发明属于无机水处理剂领域，特别涉及一种纤维多孔沸石水处理剂及其制备方法，它由50-60份天然沸石、25-30份红色火山石、8-15份天然纤维、3-4份亚铁盐和1-2份质量浓度为35%H₂O₂水溶液组成；其制备方法为：将天然沸石和火山石混合，经破碎、酸洗涤、红外光照射等处理，再将天然纤维和沸石与火山石混合物在真空条件下混合，加入可溶性亚铁溶液，稍后加入H₂O₂水溶液，搅拌干燥，高温煅烧，冷却烘干，即为本发明所述无机矿物水处理剂。该水处理剂具有较大的吸附空间和吸附力，可解决现有水处理剂对成分复杂的污水处理效果不明显、对环境污染等问题。本发明所述的水处理剂易再生，不会造成二次污染，能广泛应用于各类污水的净化处理。

Description

一种无机矿物水处理剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及水处理剂领域，具体涉及一种以天然沸石和天然纤维为主要原料的无机矿物水处理剂及其制备方法。

背景技术

水处理剂是工业用水、生活用水、废水处理过程中所必须使用的化学药剂。这些化学药剂的使用,使水达到一定的质量要求。其主要作用是控制水垢、污泥的形成,减少泡沫,减少对与水接触的材料的腐蚀,除去水中的悬浮固体和有毒物质,除臭、脱色,软化、稳定水质及海水淡化等。水处理行业本身的发展所依赖的物质基础也取自于环境，其许多产品还有许多不符合环保的要求，如有毒、高磷、重金属的药剂或配方产品，目前的技术上还不能满足水处理的需求，因此，水处理行业本身也面临着技术创新、发展的需求等问题，开发出低毒、甚至无毒的与环境友好的绿色水处理产品以及合理、经济、安全的绿色水处理工艺，是目前水处理领域的迫切需求。而沸石具有吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能，可用作吸附剂、离子交换剂和催化剂，用于污水处理等方面，具有广泛的市场应用前景。

天然沸石表面硅氧结构具有极强的亲水性, 且结构外部阳离子易水解, 导致天然沸石吸附有机物的性能极差, 并且硅铝结构本身带负电荷, 故天然沸石难以去除水中的阴离子污染物。因此, 对天然沸石进行改性, 提高其对有机物和阴离子的吸附能力, 能够使天然沸石更为广泛地应用于水处理领域天然沸石经过改性, 可以明显提高其孔隙率及表面活性, 提高吸附性能、离子交换性能及交换量等, 从而提高其使用价值。改性沸石包括范围很广, 从经简单的离子交换处理直到结构完全崩塌而得到的产品都属改性沸石范围。

多孔沸石材料是含有丰富多孔的结晶沸石,不仅保留了沸石材料优良的酸性和水热稳定性,而且由于新孔的引入改善了其对大分子的吸附和扩散性能,在催化领域特别是涉及大分子的催化反应中是极有应用前景的材料。早期的多孔沸石合成方法主要是使用后处理, 包括水热处理、酸处理或者碱处理。近年来模板的使用成为合成多孔沸石的主要方法, 主要包括介孔碳模板、高分子聚合物、有机硅烷以及纳米无机物等。但是现有模板法对环境污染大、成本高、晶化时间长等缺点，不宜广泛使用。

中国专利申请号201210382889.5、201210010532.4和201310414937.9，通过沸石与其他共混物混凝吸附或者金属改性，提高吸附和沉淀效果，金属物质的加入可改变水质活性，但所用吸附剂均为天然物质，吸附性能有限，且金属改性后吸附对象单一，对有机物、金属等污染物只能部分吸附，且金属活性物质的加入，会造成对水体的二次污染，吸附后的污泥处理麻烦，易对环境造成二次污染。

中国专利申请号201310543704.9和200810143851.6，通过沸石经碱处理和表面改性，但改性剂的具有的吸附选择性，只能吸附某种或是某类污染物，所以对成分复杂污水的处理该处理剂不具有明显的效果。

中国专利申请号201210020674.9和201110321285.5，将沸石经过碱处理，微波处理，酸处理等，使沸石有效孔径增大并促进介孔结构的产生，但所用处理剂为氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾、硫酸、硝酸等强碱强酸，大规模生产中具有较高危险性，且废水排放易造成水质、空气等的二次污染。

中国专利申请号200810080287.8和200810080287.8，用模板法改性沸石，使改性后的沸石为有序多孔材料，但模板剂对多为非绿色助剂，易对环境造成污染，制造过程中晶化时间长，使生产成本较高。

沸石在污水处理中的应用较为广泛，但现有技术存在对成分复杂的污水处理效果差，所用助剂易对水源造成二次污染，制作成本高，工艺流程复杂等问题。

发明内容

本发明针对现有无机水处理剂吸附量少、吸附力小以及对环境污染，制作成本高，工艺复杂等问题，提供一种主要成分为天然沸石和天然纤维制成的纤维多孔无机矿物水处理剂。

本发明进一步提供一种无机矿物水处理剂的制备方法，该方法通过粉碎天然沸石、微细化天然纤维物质，并在真空条件下均匀混合两种物质，经高温灼烧，天然纤维留在沸石空隙中，使沸石形成纤维多孔状结构，从而提高沸石对污水的净化处理能力。

本发明一种无机矿物水处理剂，其特征在于重量份组成为：50-60份天然沸石、25-30份红色火山石、8-15份天然纤维、3-4份亚铁盐和1-2份质量浓度为35%的H₂O₂水溶液组成，其中所述的天然沸石选用方沸石、钙十字沸石、钠沸石、片沸石、斜发沸石、菱沸石、八面沸石中的至少一种，所述的天然纤维选用谷壳、秸秆、亚麻、木棉、甘蔗中的至少一种，所述的亚铁盐选用FeSO₄、FeCl₂中的一种。

上述的一种无机矿物水处理剂，其特征在于：所述的天然沸石优选为八面沸石。

上述的一种无机矿物水处理剂，其特征在于：所述的亚铁盐与H₂O₂质量比优选为m(Fe²⁺)/m(H₂O₂)=8。

本发明所述的一种无机矿物水处理剂的制备方法，其特征在于：按如下步骤进行：

1) 将50-60份天然沸石和25-30份火山石混合破碎至粒径≤50μm，经乙二胺四乙酸浸泡2-5h，再用浓度为6M/L的盐酸洗涤，加热回流8-10h，用蒸馏水洗净，在60~200℃下干燥24h，并用波长为750nm的红外光照射3-6h，有利于多孔的形成；

2) 将8-15份天然纤维物质充分微细化，过2000目分子筛，且纤维条长度小于1）中处理后所得物质的颗粒直径；

3) 将1）与2）所得的物质在1.5-2.5MPa真空条件下均匀混合，使天然纤维进入到1）所得物质颗粒内的空隙中，并于马弗炉700-1000℃下煅烧3h-8h，使1）所得物质内形成纤维状多孔结构，纤维多孔沸石基体成型；

4) 将3）所得物质加入去离子水中，再加入3-4份的亚铁盐，搅拌混合，在0.5h-1.5h内滴加1-2份的35%的H₂O₂水溶液，匀速搅拌，在40-100℃下反应20h，反应结束，离心，过滤，将得到的沉淀作为胚料，通过流化床，即可制得一种无机矿物水处理剂。

上述的一种无机矿物水处理剂的制备方法，其特征在于：在制作过程步骤3）中，混合物在转速为120r/min的真空搅拌机中均匀混合。

上述的一种无机矿物水处理剂的制备方法，其特征在于：在制作过程中步骤4）中加入的去离子水体积为步骤3）所得物质体积的0.8-1.5倍。

本发明用天然沸石和天然纤维，经由红外光照射，真空混合，高温灼烧等工艺，制得一种纤维多孔状沸石水处理剂；所用组分成本低，对环境友好，易于回收，可大规模生产。

本发明与现有技术相比，有益之处主要体现在：

（1）天然沸石和天然纤维经过改性、真空混合等处理，使沸石对各污染物的吸附量增大、吸附力增强；

（2）改性沸石和微细化的天然纤维在真空条件下均匀混合，使纤维物质进入到沸石空隙中，再经由高温灼烧，形成纤维多孔状结构的沸石，有效增大比表面积的同时，改变了孔径大小，使分子量较小，不易被吸附的物质也能被除去，从而达到对多种污染物高吸附量的效果；

（3）本发明制备工艺简单，成本低，并且易于回收，可重复利用，环境友好，适宜大规模生产。

附图说明

图1是本发明一种无机矿物水处理剂的制备流程图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

实施例1

1) 将10KG八面沸石和5KG红色火山石混合破碎至粒径为40μm，经乙二胺四乙酸浸泡3h，用浓度为6M/L的盐酸洗涤，加热回流8h，再用蒸馏水洗净，在150℃下干燥24h，并用波长为750nm的红外光照射6h，有利于多孔的形成；

2) 将2KG干秸秆充分微细化，过2000目分子筛，且纤维条长度为30μm；

3) 将1）与2）所得的物质在2.5MPa真空条件下均匀混合，于马弗炉800℃下煅烧5h，使1）所得物质内形成纤维状多孔结构，纤维多孔沸石基体成型；

4) 将3）所的物质加入体积为3）步骤所的物质总体积1.5倍的去离子水中，再加入的0.75KGFeSO₄，搅拌混合，在1h内滴加0.3KG 质量浓度为35%的H₂O₂水溶液；匀速搅拌，在100℃下反应20h；反应结束，离心，过滤，将得到的沉淀作为胚料，通过流化床，即可制得一种无机矿物水处理剂。

将实施例1所得水处理剂加入某水处理厂进口处污水，将本发明水处理剂按所需处理水质量的0.30%加入到污水中。处理前后水质指标如下表：

	处理前（mg/L）	处理后（mg/L）
			生物耗氧量（BOD₅）	125	1.24
化学耗氧量（COD_cr）	157	0.21
			总氮含量（T-N）	25.4	0.62
总磷含量（T-P）	3.1	痕量

实施例2

1) 将5KG 菱沸石和2.5KG红色火山石混合破碎至粒径为40μm，经乙二胺四乙酸浸泡3h，用浓度为6M/L的盐酸洗涤，加热回流8h，再用蒸馏水洗净，在150℃下干燥24h，并用波长为750nm的红外光照射6h，有利于多孔的形成；

2) 将2KG干甘蔗茎充分微细化，过2000目分子筛，且纤维条长度为35μm；

4) 将3）所的物质加入体积为3）步骤所的物质总体积0.9倍的去离子水中，再加入的0.45KGFeSO₄，搅拌混合，在1h内滴加0.15KG 质量浓度为35%的H₂O₂水溶液；匀速搅拌，在100℃下反应20h；反应结束，离心，过滤，将得到的沉淀作为胚料，通过流化床，即可制得一种无机矿物水处理剂。

将实施例2所得水处理剂加入某造纸厂污水中，将本发明水处理剂按所需处理水质量的0.95%加入到污水中。处理前后水质指标如下表：

	处理前（mg/L）	处理后（mg/L）
			水质中悬浮物（SS）	1067	25.7
化学耗氧量（CODcr）	4800	34
			挥发酚	1.7	痕量
硫化物	15.1	痕量
			色度	96	8

实施例3

1) 将6KG 钠沸石和3KG红色火山石混合破碎至粒径为40μm，经乙二胺四乙酸浸泡3h，用浓度为6M/L的盐酸洗涤，加热回流8h，再用蒸馏水洗净，在150℃下干燥24h，并用波长为750nm的红外光照射6h，有利于多孔的形成；

4) 将3）所的物质加入体积为3）步骤所的物质总体积0.8倍的去离子水中，再加入的1.8KGFeSO₄，搅拌混合，在1h内滴加0.2KG 质量浓度为35%的H₂O₂水溶液；匀速搅拌，在100℃下反应20h；反应结束，离心，过滤，将得到的沉淀作为胚料，通过流化床，即可制得一种无机矿物水处理剂。

将实施例3所得水处理剂加入某钢矿矿山污水中，将本水处理剂按所需处理水质量的5%加入到污水中。处理前后水质指标如下表：

Cu（mg/L）

Fe（mg/L）

Cd（mg/L）

Pb（mg/L）

Zn（mg/L）

As（mg/L）

pH

处理前含量

6294

26858

7

0.97

133

33

<1.5

处理后含量

痕量

0.01

痕量

6.5

实施例4

1) 将3KG 菱沸石和3KG片沸石与3KG红色火山石混合破碎至粒径为50μm，经乙二胺四乙酸浸泡3h，用浓度为6M/L的盐酸洗涤，加热回流8h，再用蒸馏水洗净，在200℃下干燥24h，并用波长为750nm的红外光照射6h，有利于多孔的形成；

2) 将1KG亚麻和1KG木棉充分微细化，过2000目分子筛，且纤维条长度为40μm；

3) 将1）与2）所得的物质在2MPa真空条件下均匀混合，于马弗炉1000℃下煅烧5h，使1）所得物质内形成纤维状多孔结构，纤维多孔沸石基体成型；

4) 将3）所的物质加入体积为3）步骤所的物质总体积0.8倍的去离子水中，再加入的0.5KGFeCl₂，搅拌混合，在0.5h滴加0.25KG 质量浓度为35%的H₂O₂水溶液；匀速搅拌，在80℃下反应20h；反应结束，离心，过滤，将得到的沉淀作为胚料，通过流化床，即可制得一种无机矿物水处理剂。

实施例5

1) 将15KG 钙十字沸石和15KG斜发沸石与20KG红色火山石混合破碎至粒径为50μm，经乙二胺四乙酸浸泡3h，用浓度为6M/L的盐酸洗涤，加热回流8h，再用蒸馏水洗净，在180℃下干燥24h，并用波长为750nm的红外光照射6h，有利于多孔的形成；

2) 将6KG谷壳和5KG木棉充分微细化，过2000目分子筛，且纤维条长度为35μm；

3) 将1）与2）所得的物质在2MPa真空条件下均匀混合，于马弗炉850℃下煅烧8h，使1）所得物质内形成纤维状多孔结构，纤维多孔沸石基体成型；

将3）所的物质加入体积为3）步骤所的物质总体积0.8倍的去离子水中，再加入由1.0KG FeSO₄和0.8 KG FeCl₂，搅拌混合，在1.5h内滴加1.5KG 质量浓度为35%的H₂O₂水溶液；匀速搅拌，在100℃下反应20h；反应结束，离心，过滤，将得到的沉淀作为胚料，通过流化床，即可制得一种无机矿物水处理剂。

Claims

1.一种无机矿物水处理剂，其特征在于重量份组成为：50-60份天然沸石、25-30份红色火山石、8-15份天然纤维、3-4份亚铁盐和1-2份质量浓度为35%的H₂O₂水溶液组成，其中所述的天然沸石选用方沸石、钙十字沸石、钠沸石、片沸石、斜发沸石、菱沸石、八面沸石中的至少一种，所述的天然纤维选用谷壳、秸秆、亚麻、木棉、甘蔗中的至少一种，所述的亚铁盐选用FeSO₄、FeCl₂中的一种。

2.根据权利要求1中所述的一种无机矿物水处理剂，其特征在于：所述的天然沸石优选为八面沸石。

3.根据权利要求1中所述的一种无机矿物水处理剂，其特征在于：所述的亚铁盐与H₂O₂质量比优选为m(Fe²⁺)/m(H₂O₂)=8。

4.一种无机矿物水处理剂的制备方法，其特征在于：按如下步骤进行：

1）将50-60份天然沸石和25-30份火山石混合破碎至粒径≤50μm，经乙二胺四乙酸浸泡2-5h，再用浓度为6M/L的盐酸洗涤，加热回流8-10h，用蒸馏水洗净，在60~200℃下干燥24h，并用波长为750nm的红外光照射3-6h，有利于多孔的形成；

2）将8-15份天然纤维物质充分微细化，过2000目分子筛，且纤维条长度小于1）中处理后所得物质的颗粒直径；

3）将1）与2）所得的物质在1.5-2.5MPa真空条件下均匀混合，使天然纤维进入到1）所得物质颗粒内的空隙中，并于马弗炉700-1000℃下煅烧3h-8h，使1）所得物质内形成纤维状多孔结构，纤维多孔沸石基体成型；

4）将3）所得物质加入去离子水中，再加入3-4份亚铁盐，搅拌混合，在0.5h-1.5h内滴加1-2份35%的H₂O₂水溶液，匀速搅拌，在40-100℃下反应20h，反应结束，离心，过滤，将得到的沉淀作为胚料，通过流化床，即可制得一种无机矿物水处理剂。

5.根据权利要求3中所述的一种无机矿物水处理剂的制备方法，其特征在于：在制作过程步骤3）中，混合物在转速为120r/min的真空搅拌机中均匀混合。

6.根据权利要求4中所述的一种无机矿物水处理剂的制备方法，其特征在于：在制作过程中步骤4）中加入的去离子水体积为步骤3）所得物质体积的0.8-1.5倍。