專利名稱：一種水處理用多孔硅酸鈣濾材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬廢水、污水處理技術(shù)領(lǐng)域中的過濾材料制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活水平的提高，我國的工業(yè)污水和生活污水排放量越來越大，且生活污水的排放總量已經(jīng)超過了工業(yè)污水的排放量，根據(jù)2005年度的統(tǒng)計，當(dāng)年的生活污水的排放總量為281.4億噸，工業(yè)污水的排放總量為243.1億噸。
生活污水中的污染源主要為有機(jī)物和磷、氮等，已成為河流、湖泊富營養(yǎng)化的主導(dǎo)因素。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，污水量還會增加，如不加以治理，建設(shè)優(yōu)美環(huán)境，使河流、湖泊變清的環(huán)境治理目標(biāo)很難實(shí)現(xiàn)。借鑒國外發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，只有從源頭開始治理水污染，才可以真正實(shí)現(xiàn)理想的污水處理目標(biāo)，因此，小型生活污水處理系統(tǒng)也已逐漸開始在國內(nèi)得到推廣使用。目前引進(jìn)的一些小型污水處理系統(tǒng)，主要使用活性濾材完成對生活污水中的污染源進(jìn)行吸附、分解處理，且濾材必須定期更換。對常用的多孔硅酸鈣濾材分析表明，其主要成分為雪硅鈣石(Tobermorite)和硬硅鈣(Xonotlite)，簡稱TBX。在電鏡中可見很多的小氣孔，有很大的外表面積(參見附圖1)；在小孔間是片狀雪硅鈣石結(jié)晶體，他們間又有很多微孔，有很大的內(nèi)表面積(參見附圖2)。由于多孔硅酸鈣濾材的大孔隙內(nèi)可以進(jìn)行有機(jī)物質(zhì)的微生物好氣分解，而在微孔隙內(nèi)可進(jìn)行厭氣分解，可將吸附的有機(jī)物分解，延長材料的使用壽命，同時雪硅鈣本身對磷又可進(jìn)行物理化學(xué)吸附。因此，多孔硅酸鈣濾材具有很強(qiáng)的有機(jī)物和磷、氮等的吸附、分解能力，是小型生活污水處理系統(tǒng)的理想濾材。
由于引進(jìn)設(shè)備中使用的多孔硅酸鈣濾材配方，目前尚不對外公開，因此設(shè)備引進(jìn)之后，尚需定期向國外廠商訂貨，不僅耗資大，且大大影響了設(shè)備的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是根據(jù)小型污水處理系統(tǒng)的濾材要求，開發(fā)以國產(chǎn)原料為基礎(chǔ)的新型多孔硅酸鈣高效污水凈化礦物濾材。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案為以國產(chǎn)粉狀石英(SiO2)、普通硅酸鹽水泥、粉狀氧化鈣(CaO)、粉狀石膏(CaSO4)、和鋁(Al)粉為主要原料，經(jīng)混凝、蒸汽發(fā)泡養(yǎng)護(hù)、高溫高壓蒸汽處理后得到成品水處理用多孔硅酸鈣濾材，原料配比如下(以重量份計)粉狀石英(SiO2)--50普通硅酸鹽水泥--10～26
粉狀氧化鈣(CaO)--5～26粉狀石膏(CaSO4)--5鋁(Al)粉--0.15～0.22試驗(yàn)表明，在配方中加入適量晶種可使雪硅鈣石(Tobermorite)快速結(jié)晶析出，抑制硬硅鈣(Xonotlite)的形成，成品過濾性能更好，同時又可廢物利用，節(jié)約成本。成品鋸切邊角碎料粉碎后，即可作為晶種使用，加入量為總重的1～5％。
四

圖1為進(jìn)口TBX濾材中的大孔隙電鏡圖；圖2為進(jìn)口TBX濾材中的板片晶體間微孔電鏡圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明配方制造的TBX濾材中的大孔隙電鏡圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明配方制造的TBX濾材中的板片晶體間微孔電鏡圖；五具體實(shí)施方式
實(shí)施例1濾材配方如下(以重量份計)粉狀石英(SiO2)--50普通硅酸鹽水泥(標(biāo)號425或425R)--10～26粉狀氧化鈣(CaO)--5～26粉狀石膏(CaSO4)--5鋁(Al)粉--0.15～0.22水--適量配方中的粉狀石英(SiO2)可以使用國產(chǎn)粉狀鱗英石或風(fēng)化石英、硅藻土等；氧化鈣(CaO)也可以先用水將生石灰化開得到的Ca(OH)2代用。
a.混凝先將粉狀石英(SiO2)、普通硅酸鹽水泥(標(biāo)號425或425R)、石膏(CaSO4)、氧化鈣(CaO)和鋁(Al)粉混勻；再加水快速攪拌均勻后注入模具中成型。
b.蒸汽發(fā)泡養(yǎng)護(hù)將模具和半成品移到60℃蒸鍋中發(fā)泡、固化、養(yǎng)護(hù)8小時左右。
c.高溫高壓蒸汽處理將蒸汽養(yǎng)護(hù)的半成品移入高壓蒸汽釜中，在180～200℃，10MPa的條件下反應(yīng)10小時左右，即得成品多孔硅酸鈣高效污水凈化礦物濾材。
為了保證成品的過濾活性，必須控制成品的pH值在9.5左右，成品的pH值主要與水泥與CaO的配比相關(guān)，下表為水泥與CaO對成品pH值的影響

說明表中數(shù)值均以重量份計從表中可知，水泥含量越低、CaO含量越高，成品的pH值也將越低，但水泥含量過低、CaO含量過高將會影響成品的機(jī)械強(qiáng)度。
成品水處理用多孔硅酸鈣濾材的主要物理化學(xué)性能如下密度0.3～0.6gcm-3pH值9.3～9.6抗壓強(qiáng)度4～7N mm-2成品可按水處理設(shè)備要求將濾材制成各種形狀或鋸割成不同型號的尺寸，代替進(jìn)口濾材使用。
實(shí)施例2試驗(yàn)表明，在配方中加入適量晶種可使雪硅鈣石(Tobermorite)快速結(jié)晶析出，抑制硬硅鈣(Xonotlite)的形成，成品過濾性能更好，同時又可廢物利用，節(jié)約成本，因此，可以在配方中加入重量份為1～5％的晶種。
將實(shí)施例1中獲得的成品鋸割邊角碎料粉碎后作為晶種使用，配方中加入重量份為1～5％的晶種以后，成品中的雪硅鈣石(Tobermorite)增加3～6％。
加晶種提高成品中雪硅鈣石比例的方法，僅對以鱗英石為原料的配方有效，對以風(fēng)化石英或硅藻土為原料的配方，效果不明顯或基本無效，但仍可達(dá)到廢物利用，節(jié)約成本的目的。
本發(fā)明與日本進(jìn)口同類材料相比，微觀結(jié)構(gòu)和過濾性能基本相近，完全可以作為同類產(chǎn)品使用。
權(quán)利要求
1.一種經(jīng)混凝、蒸汽發(fā)泡養(yǎng)護(hù)、高溫高壓蒸汽處理后得到的水處理用多孔硅酸鈣濾材，其特征在于以國產(chǎn)粉狀石英(SiO2)、普通硅酸鹽水泥、粉狀氧化鈣(CaO)、粉狀石膏(CaSO4)、和鋁(Al)粉為主要原料，原料配比如下(以重量份計)粉狀石英(SiO2)——50普通硅酸鹽水泥——10～26粉狀氧化鈣(CaO)——5～26粉狀石膏(CaSO4)——5鋁(Al)粉——0.15～0.22。
2.如權(quán)利要求1所述的水處理用多孔硅酸鈣濾材，其特征在于配方中加入重量份為1％～5％的粉碎成品鋸割邊角碎料。
全文摘要
一種經(jīng)混凝、蒸汽發(fā)泡養(yǎng)護(hù)、高溫高壓蒸汽處理后得到的水處理用多孔硅酸鈣濾材，其特征在于以國產(chǎn)粉狀石英(SiO
文檔編號C04B38/00GK101015755SQ20061016158
公開日2007年8月15日 申請日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者黃標(biāo), 史學(xué)正, 陸長青, 孫維俠, 趙永存, 殷曉紅 申請人:中國科學(xué)院南京土壤研究所