專利名稱：一種用于循環(huán)水處理的多功能濾料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新型多功能循環(huán)冷卻水處理技術(shù)，特別與用于循環(huán)水處理的多功能濾 料及其制備方法有關(guān)。
背景技術(shù)：
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)一般為開式循環(huán)系統(tǒng)(如逆流式和橫流式冷卻塔)，冷卻塔內(nèi)空 氣與水進(jìn)行充分的接觸，水中的含氧量基本達(dá)到飽和，循環(huán)水蒸發(fā)損失后，水中含鹽濃度增 加，致使某些系統(tǒng)結(jié)垢嚴(yán)重，或某些類型的水質(zhì)形成腐蝕性使系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，另外，陽 光、水溫等合適條件給微生物提供了良好的生存、繁殖環(huán)境，再加上大氣中塵埃不斷混入水 中，會有藻類、粘泥產(chǎn)生，從而影響冷水機(jī)組的正常運(yùn)行，損壞制冷設(shè)備和管道附件，縮短系 統(tǒng)使用壽命，而且必須經(jīng)常加藥處理、化學(xué)清洗排放，耗水嚴(yán)重，環(huán)境污染嚴(yán)重，因此冷卻水 的處理至關(guān)重要?，F(xiàn)在工程上常用的水處理方式有軟化水法、電子水處理法、加藥法。(1)軟化水法該種水處理方式在補(bǔ)充水硬度較高的情況下采用，即補(bǔ)水經(jīng)過軟 化(離子交換)后，除去水中的Ca2+、mg2+，在一定的濃縮倍數(shù)下控制重碳酸鹽的濃度，以防 止結(jié)垢，因循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水量較大，該法成本較高，且該法無防腐蝕的作用。(2)電子水處理方法近年來，電子水處理器在工程上應(yīng)用的較多，其原理是利用 電場的作用，使水分子的物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，水分子與接觸界面的電位差減少，水中溶解鹽 類的離子及帶電粒子間的靜電力減弱，不能相互集聚，但實(shí)際應(yīng)用效果不理想，阻垢能力 差，無防腐作用，逐漸被加藥法替代。(3)加藥法加藥法是指向冷卻水系統(tǒng)中投加緩蝕劑和阻垢劑，這是目前工程上 應(yīng)用較廣的方法，常用的緩蝕劑和阻垢劑有六偏磷酸納、硫酸鋅、鉬酸納、HEDP羥基亞乙 基二膦酸、EDTMP乙二胺四亞甲基膦酸、聚丙烯酸等。投藥法防垢緩蝕的效果好，可同時投 加殺菌滅藻的藥劑，對冷卻水系統(tǒng)來說，是一種理想的水處理方式，但運(yùn)行成本較高，耗水 嚴(yán)重、環(huán)境污染、維護(hù)成本高等缺點(diǎn)。循環(huán)冷卻水屬于低壓鍋爐軟水體系，理想的軟水處理系統(tǒng)需要達(dá)到以下三個技術(shù) 要求一、能夠有效去除水中的Ca2+、Mg2+，或是改變Ca2+、Mg2+的晶型，達(dá)到阻垢的目的。二、能夠減少水體中的溶解氧和自來水中的余氯，降低電化學(xué)反應(yīng)的幾率，達(dá)到防 腐蝕的目的。三、具有良好的生物污泥的去處作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于循環(huán)水處理的多功能濾料及其制備方法，以有效 去除水中的Ca2+、Mg2+，達(dá)到阻垢、防腐蝕和去生物污泥的效果。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是
一種用于循環(huán)水處理的多功能濾料，由下列原料按重量百分比制備而成納米電氣石粉1 10% ；
粗電氣石粉55 80%
硅藻土1 15% ；
海泡石粉1 15% ；
扇貝粉1 15% ；
碳酸氫鈉1 10% ；
載銀沸石粉5 10% o其中，所述粗電氣石粉的粒徑為1 lOiim。所述載銀沸石粉的粒徑為1 10 ii m。所述多功能濾料為直徑1 10mm的微球。一種用于循環(huán)水處理的多功能濾料制備方法，其步驟為第一步，按重量百分比，將1 10%納米電氣石粉、55 80%粗電氣石粉、1 15%硅藻土、1 15%海泡石粉、1 15%扇貝粉、1 10%碳酸氫鈉和5 10%。載銀沸石 粉通過攪拌混勻；第二步，將混勻的粉體注入轉(zhuǎn)盤機(jī)，以0. 1mm 1mm的凹凸棒土為內(nèi)核，調(diào)控濕度 15 50%和轉(zhuǎn)速20 200轉(zhuǎn)/分鐘，轉(zhuǎn)動15 30min ；第三步，在馬弗爐中400 600°C燒結(jié)4 8小時，制備成直徑1 10mm的陶瓷濾 料。所述納米電氣石的制備是通過球星研磨機(jī)將電氣石原料研磨成粒徑為0. 2 0.5i!m的粉體，將漿液離心脫水，烘干，定量稱取電氣石粉體于燒瓶中，加入0. 1 10倍于 粉體質(zhì)量的甲苯、乙醇或?qū)妆降茸鳛槿軇刂茰囟仍?0 150°C左右，加入與電氣石粉 體質(zhì)量比分?jǐn)?shù)為1 20%的鈦酸四丁酯，在回流條件下反應(yīng)若干小時，之后將漿液離心，烘 干，研碎，得到納米電氣石。采用上述方案后，本發(fā)明產(chǎn)品采用了包含壓電性材料在內(nèi)的復(fù)合功能材料。當(dāng)壓 電材料受到外界壓力作用時，其兩端就會出現(xiàn)正負(fù)極性，而在自然界狀態(tài)下幾乎沒有任何 電能作用。將其提取出來后進(jìn)行超微粉碎，再按照科學(xué)的配方將其與其它幾種功能材料和 輔助材料進(jìn)行混配、混煉，然后進(jìn)行納米加工，使其處于被激活狀態(tài)，這樣它們就形成了無 數(shù)個微電極，在其周圍形成了微電場，當(dāng)將其加工至納米級時，其能級成百倍提高，每個微 電極正負(fù)極間的電位差相當(dāng)大。可將水分子團(tuán)之間的分子鍵打開，形成小分子水；同時將部 分水分子的原子化合價打開，電解成氫離子和氫氧根離子；氫離子得到微電極提供的電子 補(bǔ)充后變?yōu)闅錃夥诺簦瑲溲醺x子與另一個水分子結(jié)合成H20* (oh)_。其生成過程為H20 —電解一H++0r, 2H++2e = H2 個，or+H2o = h2o or即4H20+4e = 2H302>H2 個水中的鈣、鎂離子除了以離子態(tài)存在，還會以如下形式存在Ca(HC03)2和 Mg(HC03)2。當(dāng)它們遇到羥基及游離Ca離子時Ca2++20r = Ca (OH) 2Ca (OH) 2+Ca (HC03) 2 = 2CaC03 I +2H20
4
Ca (OH) 2+Mg (HC03) 2 = 2CaC03 I +MgC03+2H20MgC03+Ca (OH) 2 = 2CaC03 I +Mg (OH) 2 I2Ca2++Mg (HC03) 2+20F = 2CaC03 I +Mg (OH) 2 I +H2 個Mg2++20r = Mg (OH) 2 I經(jīng)如上反應(yīng)，產(chǎn)生了碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀，它們形成了松散的水渣，由過濾系統(tǒng) 濾掉，不會結(jié)成硬水垢。同時由于電解過程中釋放出活潑性氫或者氫氣，顯著降低水體系中 的氧化還原性點(diǎn)位(0RP)，這些活潑性氫優(yōu)先與溶解氧和余氯反應(yīng)，從而具有預(yù)防設(shè)備管網(wǎng) 的腐蝕。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)質(zhì)性區(qū)別在于一、現(xiàn)有循環(huán)冷卻水主要處理方法無論電磁法還是化學(xué)法，均不能有效去除水中 的鈣鎂離子，只是改變該鎂離子的晶形結(jié)構(gòu)；本發(fā)明制備的濾料可以通過大量的吐0⑷！!-與 鈣鎂離子形成超飽和狀態(tài)，達(dá)到其濃度積，進(jìn)而在球體表面附近形成鈣鎂離子沉積，實(shí)現(xiàn)降 低冷卻水中水垢的目的。二、電磁法無法解決循環(huán)冷卻水中溶解氧和余氯的腐蝕，藥劑法一般添加緩蝕劑 阻止腐蝕，本發(fā)明研制的多功能濾料不需要添加任何藥劑，由于壓電性材料的無數(shù)個納米 級微電極可以不停地電解水生成活潑性氫或者氫氣，大大降低水中的氧化還原電位，不需 添加任何化學(xué)藥劑，即可實(shí)現(xiàn)防腐蝕的效果。三、本發(fā)明的濾料由于為無機(jī)陶瓷濾料，具有良好的掛膜效應(yīng)，循環(huán)冷卻水中的大 量微生物可以附著在陶瓷濾料表面，由于濾料中添加了載銀沸石，具有較好的殺菌和抑菌 作用，可以有效解決循環(huán)冷卻水中生物藻泥的問題。四、本發(fā)明研制的濾料為一種環(huán)保型的生態(tài)材料，解決了以往化學(xué)法高耗水、高污 染、高成本的問題。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一(1)通過球型研磨機(jī)將電氣石原料研磨成粒徑在0. 2 ym。將漿液離心脫水，烘干。 稱取100g的電氣石粉體于燒瓶中，加入0.5倍于粉體質(zhì)量的甲苯乙醇(20 30，體積比) 作為溶劑，控制溫度在60°C，加入5% (與電氣石粉體質(zhì)量比分?jǐn)?shù))的鈦酸四丁酯，在回流 條件下反應(yīng)4小時，之后將漿液離心，烘干，研碎，得到納米電氣石粉。該鈦酸四丁脂修飾改 性超細(xì)電氣石粉體，實(shí)現(xiàn)了非極性抗團(tuán)聚。(2)按重量百分比，將2%的納米電氣石粉與80%的1-10 iim粗電氣石粉、7%的硅 藻土、4%海泡石粉、3. 2%扇貝粉、3%的碳酸氫鈉、8%。的1-10 ym載銀沸石粉通過攪拌混 勻。(3)將混勻的粉體注入轉(zhuǎn)盤機(jī)，以0. 5mm的凹凸棒土為內(nèi)核，調(diào)控濕度25%和轉(zhuǎn)速 30轉(zhuǎn)/分鐘，轉(zhuǎn)動18min。(4)在馬弗爐中，550°C無粘結(jié)劑燒結(jié)6小時，制備成直徑3mm的多功效陶瓷濾料。實(shí)施例二(1)通過球型研磨機(jī)將電氣石原料研磨成粒徑在0.4 ym。將漿液離心脫水，烘干。 稱取100g的電氣石粉體于燒瓶中，加入0.6倍于粉體質(zhì)量的甲苯乙醇(20 30，體積比)
5作為溶劑，控制溫度在60°C，加入10% (與電氣石粉體質(zhì)量比分?jǐn)?shù))的鈦酸四丁酯，在回流 條件下反應(yīng)4小時，之后將漿液離心，烘干，研碎，得到納米電氣石粉。該鈦酸四丁脂修飾改 性超細(xì)電氣石粉體，實(shí)現(xiàn)了非極性抗團(tuán)聚。(2)按重量百分比，將3%的納米電氣石粉與75%的1-10 iim粗電氣石粉、6%的硅 藻土、5%海泡石粉、5%扇貝粉、5. 3%的碳酸氫鈉、7%。的1-10 ym載銀沸石粉通過攪拌混 勻。(3)將混勻的粉體注入轉(zhuǎn)盤機(jī)，以0. 6mm的凹凸棒土為內(nèi)核，調(diào)控濕度25%和轉(zhuǎn)速 30轉(zhuǎn)/分鐘，轉(zhuǎn)動20min。(4)在馬弗爐中，550°C無粘結(jié)劑燒結(jié)6小時，制備成直徑5mm的多功效陶瓷濾料。實(shí)施例三(1)通過球型研磨機(jī)將電氣石原料研磨成粒徑在0. 5 ym。將漿液離心脫水，烘干。 稱取100g的電氣石粉體于燒瓶中，加入0.4倍于粉體質(zhì)量的甲苯乙醇(20 30，體積比) 作為溶劑，控制溫度在80°C，加入12% (與電氣石粉體質(zhì)量比分?jǐn)?shù))的鈦酸四丁酯，在回流 條件下反應(yīng)5小時，之后將漿液離心，烘干，研碎，得到納米電氣石粉。該鈦酸四丁脂修飾改 性超細(xì)電氣石粉體，實(shí)現(xiàn)了非極性抗團(tuán)聚。(2)按重量百分比，將5%的納米電氣石粉與70%的1-10 iim粗電氣石粉、7. 5%的 硅藻土、6%海泡石粉、5%扇貝粉、6%的碳酸氫鈉、5%。的1-10 ym載銀沸石粉通過攪拌混 勻。(3)將混勻的粉體注入轉(zhuǎn)盤機(jī)，以0. 4mm的凹凸棒土為內(nèi)核，調(diào)控濕度25%和轉(zhuǎn)速 30轉(zhuǎn)/分鐘，轉(zhuǎn)動20min。(4)在馬弗爐中，550°C無粘結(jié)劑燒結(jié)6小時，制備成直徑4mm的多功效陶瓷濾料。本發(fā)明產(chǎn)品已經(jīng)用于空調(diào)循環(huán)冷卻水的試應(yīng)用，取得了良好的效果。
權(quán)利要求
一種用于循環(huán)水處理的多功能濾料，其特征在于由下列原料按重量百分比制備而成納米電氣石粉 1～10％；粗電氣石粉55～80％；硅藻土1～15％；海泡石粉 1～15％；扇貝粉1～15％；碳酸氫鈉 1～10％；載銀沸石粉5～10‰。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于循環(huán)水處理的多功能濾料，其特征在于所述粗電氣 石粉的粒徑為1 lOiim。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于循環(huán)水處理的多功能濾料，其特征在于所述載銀沸 石粉的粒徑為1 lOiim。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于循環(huán)水處理的多功能濾料，其特征在于所述多功能 濾料為直徑3 5mm的微球。
5.一種用于循環(huán)水處理的多功能濾料制備方法，其特征在于步驟為第一步，按重量百分比，將1 10%納米電氣石粉、55 80%粗電氣石粉、1 15%硅 藻土、1 15%海泡石粉、1 15%扇貝粉、1 10%碳酸氫鈉和5 10%。載銀沸石粉通過 攪拌混勻；第二步，將混勻的粉體注入轉(zhuǎn)盤機(jī)，以0. 1mm 1mm的凹凸棒土為內(nèi)核，調(diào)控濕度15 50%和轉(zhuǎn)速20 200轉(zhuǎn)/分鐘，轉(zhuǎn)動15 30min ；第三步，在馬弗爐中400 600°C燒結(jié)4 8小時，制備成直徑1 10mm的陶瓷濾料。
6.如權(quán)利要求5所述的一種用于循環(huán)水處理的多功能濾料制備方法，其特征在于所 述納米電氣石的制備是通過球星研磨機(jī)將電氣石原料研磨成粒徑為0. 2 0. 5i!m的粉 體，將漿液離心脫水，烘干，定量稱取電氣石粉體于燒瓶中，加入0. 1 10倍于粉體質(zhì)量的 溶劑，控制溫度在30 150°C左右，加入與電氣石粉體質(zhì)量比分?jǐn)?shù)為1 20%的鈦酸四丁 酯，在回流條件下反應(yīng)，之后將漿液離心，烘干，研碎，得到納米電氣石。
7.如權(quán)利要求6所述的一種用于循環(huán)水處理的多功能濾料制備方法，其特征在于所 述溶劑為甲苯、乙醇或?qū)妆降囊环N或幾種混合。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于循環(huán)水處理的多功能濾料，按重量百分比由1～10％納米電氣石粉、55～80％粗電氣石粉、1～15％硅藻土、1～15％海泡石粉、1～15％扇貝粉、1～10％碳酸氫鈉和5～10‰載銀沸石粉制備而成。制備方法是先將原料通過攪拌混勻，再將混勻的粉體注入轉(zhuǎn)盤機(jī)，以0.1mm～1mm的凹凸棒土為內(nèi)核，調(diào)控濕度15～50％和轉(zhuǎn)速20～200轉(zhuǎn)/分鐘，轉(zhuǎn)動15～30min；最后在馬弗爐中400～600℃燒結(jié)4～8小時，制備成直徑1～10mm的陶瓷濾料。本發(fā)明濾料可有效去除水中的Ca2+、Mg2+，達(dá)到阻垢、防腐蝕和去生物污泥的效果。
文檔編號C02F5/00GK101857311SQ20101017233
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者李易昇 申請人:廈門市新綠之源環(huán)境工程有限公司