CN111875346A - 一种生物陶粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本方案公开了的一种生物陶粒，主料包括将高岭土和钾长石；辅料包括成孔剂和粘接剂；主料与辅料混合后，按重量百分比计，使之化学成分范围是：SiO263.2％～75.8％、Al2O315.7％～23.9％，K2O13.4％～17.8％。本方案制成的生物陶粒，表面坚硬，内部多微孔，具有比表面积大，孔隙率高等特点。
Description
技术领域
本发明涉及环保治理技术领域，特别涉及一种生物陶粒及其制备方法。
背景技术
生物陶粒是一种生物陶粒及其制备方法新型的生物膜载体滤料，具有质轻，比表面积大、吸附能力强等优点。生物陶粒滤料可作为工业废水高负荷生物滤料池的生物挂膜载体，自来水的微污染水源，预处理的生物滤池，含油废水的粗粒化材料，离子交换树脂垫层，微生物干燥贮存；适用于饮用水的深度处理，它具有吸附水体中的有害元素，细菌，矿化水质，是活性生物降解有害物质效果最好的滤料。
目前常用的陶粒也存在很多缺陷：孔隙率低，尤其是微孔含量低以及表面粗糙度不足、亲水性差，从而造成陶粒的比表面积过小，吸附性能差，因而微生物固定量小、固定化速率低，导致水处理效率低，净化效果差；由于比重不合理造成陶粒在生物滤池中不易形成流化状态，导致处理效率低；由于结构力不足，即坚硬度低、易碎，导致生物陶粒滤床的空隙度不合理，曝气气泡阻力增加，处理效率降低。上述原因造成目前的生物滤料使用成本高、处理效果差、净水效率低，故工程普及范围小。
发明内容
本发明意在提供一种生物陶粒及其制备方法，以解决现有的陶粒滤料孔隙率低的问题。
本方案中的一种生物陶粒，主料包括将高岭土和钾长石；辅料包括成孔剂和粘接剂。
本方案的有益效果：高岭土是一种非金属矿产，是以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩，用作稀土陶粒的主料，增加了陶粒中的稀有元素，对人体有益无害。高岭土具有较强的可塑性，能够保持陶粒的最高含砂量，干燥后陶粒的抗折强度大，不易破碎。
钾长石(K2O·Al203·6Si02)通常也称正长石，属单斜晶系，通常呈肉红色、白色或灰色，钾长石系列主要是正长石，微斜长石，透长石等。密度2.54-2.57g/cm3，比重2.56～2.59，硬度6，其理论成分为SiO264.7％Al2O318.4％，K2O16.9％。它具有熔点低(1150±20℃)，熔融间隔时间长，熔融粘度高等特点。
钾长石矿是含钾量较高、分布最广、储量最大的非水溶性钾资源；在烧成前钾长石能起瘠性原料的作用，减少坯体的干燥收缩和变形，改善干燥性能，缩短干燥时间，在烧成时可作为熔剂降低烧成温度，促使石英和高岭土熔融，并在液相中互相扩散渗透而加速莫来石的形成。
再加入生物颗粒烤烟烟杆作为成孔剂，以提高陶粒的空隙率。
通过本方案制成的生物陶粒，表面坚硬，内部多微孔，具有比表面积大，孔隙率高等特点。用于水处理具有截污能力强，过滤周期长，过滤水头损失小，反冲洗耗水量低等特点，是增加产水量，提高水质，节约能耗。生物陶粒可用于化工厂化工废水的过滤，同时也可以用于细小微生物的吸附过滤。
进一步，所述成孔剂为烤烟烟杆，粘接剂为乳胶粉。
进一步，所述高岭土、钾长石、烤烟烟杆和乳胶粉的重量份数为高岭土27～34份、钾长石22～31份、烤烟烟杆8～12份、乳胶粉0.8～3.1份。
进一步，所述主料与辅料混合后，按重量百分比计，使之化学成分范围是：SiO263.2％～75.8％、Al2O315.7％～23.9％，K2O13.4％～17.8％。
本发明还提供了生物陶粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将烤烟烟杆制成粉末得到烤烟烟杆粉末，将烤烟烟杆粉末、高岭土和钾长石加入球磨机；所述球磨机包括底座和遮挡盖，底座上固定连接有用于伸缩遮挡盖的伸缩件，所述底座上还固定连接有两根支杆，两根支杆的相对侧转动连接有凸轮，凸轮连接有驱动其转动的电机，凸轮的偏心处固定连接有粉碎盒，粉碎盒内均布有粉碎叶，粉碎盒上设有出料孔，出料孔的直径1～4mm；粉碎后进行筛分，筛分出小于80～150目的粉碎物；将乳胶粉和粉碎物得到混合物；
将烤烟烟杆粉末、高岭土和钾长石放入粉碎盒内，缩短伸缩件，遮挡盖将粉碎盒遮盖，开启电机，电机转动带动凸轮转动，凸轮转动带动与其偏心处固定连接的粉碎盒转动，粉碎盒内的烤烟烟杆粉末、高岭土和钾长石转动，因此粉碎叶对烤烟烟杆粉末、高岭土和钾长石进行粉碎，之后烤烟烟杆粉末、高岭土和钾长石从出料孔中掉落出得到粉碎物；
步骤二：向混合物中加水拌匀，所述水的重量份数为6～8份，搅拌后得到粘稠混合物，将混合物放入成球盘中，得到直径为0.6～9mm的球粒，进行干燥，得到陶粒半成品；
步骤三：经干燥的陶粒半成品从干燥室取出后放于阴凉通风处自然干燥12～18h后，转移至马弗炉中在900～1200℃进行煅烧至干燥，取出冷却既得所述生物陶粒。
采用本方法制备生物陶粒的效率高，常规方法制备陶粒至少需要26h以上，其中在进行自然干燥时就需要24h以上才能够移至马弗炉中进行煅烧。
进一步，所述伸缩件有两个，分别位于底座的两侧。设置两个伸缩件，使遮挡盖伸缩更稳定。
进一步，所述伸缩件为气缸。使用气缸操作更方便。
进一步，所述气缸的外壳与底座固定连接，气缸的伸缩端与遮挡盖的底端固定连接。这样设置使连接更稳固。
进一步，两根所述支杆之间固定连接有收集盘，所述收集盘位于粉碎盒的正下方。收集盘可收集从粉碎盒中掉落出来的钾长石。
附图说明
图1为本发明制得的生物陶粒成品图；
图2为本发明一种生物陶粒生产用球磨机的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：遮挡盖1、粉碎盒2、出料孔3、气缸4、底座5、收集盘6、支杆7、凸轮8。
实施例1：一种生物陶粒，主料包括将高岭土和钾长石；辅料包括成孔剂和粘接剂；
钾长石、成孔剂和粘接剂的重量份数为高岭土27份、钾长石23份、烤烟烟杆9份、乳胶粉1.3份
实施例2与实施例1的区别是，高岭土、钾长石、成孔剂和粘接剂的重量份数为高岭土28份、钾长石26份、烤烟烟杆10份、乳胶粉2.7份。
实施例3与实施例1的区别是，高岭土、钾长石、成孔剂和粘接剂的重量份数为高岭土32份、钾长石29份、烤烟烟杆11份、乳胶粉3.0份。
实施例4与实施例1为例，生物陶粒的制备方法，在本方法中需要使用球磨机，如图2所示，该球磨机包括底座5和遮挡盖1，底座5上固定连接有用于伸缩遮挡盖1的伸缩件，所述底座5上还固定连接有两根支杆7，两根支杆7的相对侧转动连接有凸轮8，凸轮8连接有驱动其转动的电机，凸轮8的偏心处固定连接有粉碎盒2，粉碎盒2内均布有粉碎叶，粉碎盒2上设有出料孔3，出料孔3的直径1～4mm(本方案优选3mm)
结合上述球磨机，本发明生物陶粒的制备方法包括以下步骤：
步骤一：将烤烟烟杆制成粉末得到烤烟烟杆粉末，将烤烟烟杆粉末、高岭土和钾长石加入粉碎盒2内，缩短伸缩件，遮挡盖1将粉碎盒2遮盖，开启电机，电机转动带动凸轮8转动，逯转动带动与其偏心处固定连接的粉碎盒2转动，粉碎叶对钾长石进行粉碎，之后从出料孔3中掉落出，得到粉碎后的钾长石；
粉碎后进行筛分，筛分出小于120目的粉碎物；将烤烟烟杆、乳胶粉和粉碎物混合得到混合物；
步骤二：向混合物中加水拌匀，所述水的重量份数为7份，搅拌后得到粘稠混合物，将混合物放入成球盘中，得到直径为5.3mm的球粒，进行干燥，得到陶粒半成品；
步骤三：经干燥的陶粒半成品从干燥室取出后放于阴凉通风处自然干燥13h后，转移至马弗炉中在1000℃进行煅烧至干燥，取出冷却既得所述生物陶粒。
采用本方法制备生物陶粒的效率高，常规方法制备陶粒至少需要26h以上，其中在进行自然干燥时就需要24h以上才能够移至马弗炉中进行煅烧。
在制备方法中，实施例4中涉及的化学成分用量与水的用量可以结合实施例1～3的配方进行任意的交叉，如：实施例4的方法可用于实施例1和实施例3。
通过本发明方法结合制作过程中控制的化学成分比例以及本方案的球磨机，得到的生物陶粒的性能检测结果如下：
Claims (9)
1.一种生物陶粒，其特征在于：主料包括将高岭土和钾长石；辅料包括成孔剂和粘接剂。
2.根据权利要求1所述的一种生物陶粒，其特征在于：所述成孔剂为烤烟烟杆，粘接剂为乳胶粉。
3.根据权利要求2所述的一种生物陶粒，其特征在于：所述高岭土、钾长石、烤烟烟杆和乳胶粉的重量份数为高岭土27～34份、钾长石22～31份、烤烟烟杆8～12份、乳胶粉0.8～3.1份。
4.根据权利要求3所述的一种生物陶粒，其特征在于：所述主料与辅料混合后，按重量百分比计，使之化学成分范围是：SiO263.2％～75.8％、Al2O315.7％～23.9％，K2O13.4％～17.8％。
5.根据权利要求4所述的一种生物陶粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将烤烟烟杆制成粉末得到烤烟烟杆粉末，将烤烟烟杆粉末、高岭土和钾长石加入球磨机；所述球磨机包括底座和遮挡盖，底座上固定连接有用于伸缩遮挡盖的伸缩件，所述底座上还固定连接有两根支杆，两根支杆的相对侧转动连接有凸轮，凸轮连接有驱动其转动的电机，凸轮的偏心处固定连接有粉碎盒，粉碎盒内均布有粉碎叶，粉碎盒上设有出料孔，出料孔的直径1～4mm；粉碎后进行筛分，筛分出小于80～150目的粉碎物；将乳胶粉和粉碎物得到混合物；
将烤烟烟杆粉末、高岭土和钾长石放入粉碎盒内，缩短伸缩件，遮挡盖将粉碎盒遮盖，开启电机，电机转动带动凸轮转动，凸轮转动带动与其偏心处固定连接的粉碎盒转动，粉碎盒内的烤烟烟杆粉末、高岭土和钾长石转动，因此粉碎叶对烤烟烟杆粉末、高岭土和钾长石进行粉碎，之后烤烟烟杆粉末、高岭土和钾长石从出料孔中掉落出得到粉碎物；
步骤二：向混合物中加水拌匀，所述水的重量份数为6～8份，搅拌后得到粘稠混合物，将混合物放入成球盘中，得到直径为0.6～9mm的球粒，进行干燥，得到陶粒半成品；
步骤三：经干燥的陶粒半成品从干燥室取出后放于阴凉通风处自然干燥12～18h后，转移至马弗炉中在900～1200℃进行煅烧至干燥，取出冷却既得所述生物陶粒。
6.根据权利要求5所述的一种生物陶粒的制备方法，其特征在于：所述伸缩件有两个，分别位于底座的两侧。
7.根据权利要求6所述的一种生物陶粒的制备方法，其特征在于：所述伸缩件为气缸。
8.根据权利要求7所述的一种生物陶粒的制备方法，其特征在于：所述气缸的外壳与底座固定连接，气缸的伸缩端与遮挡盖的底端固定连接。
9.根据权利要求8所述的一种生物陶粒的制备方法，其特征在于：两根所述支杆之间固定连接有收集盘，所述收集盘位于粉碎盒的正下方。
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