專利名稱：一種煤渣球的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水質(zhì)凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤渣球及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
煤炭在我國(guó)是主要的能源，火力發(fā)電廠、民用鍋爐以及工業(yè)和其他燃煤設(shè)備，每年都有大量煤渣排出。煤渣的長(zhǎng)期堆放會(huì)占用土地，污染環(huán)境，若不加以利用將會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)國(guó)土資源，對(duì)人類生產(chǎn)、生活構(gòu)成嚴(yán)重威脅。通常人們將煤渣作為填溝造地的材料，導(dǎo)致煤渣的利用率非常有限。近年來(lái)，發(fā)展起來(lái)的水泥混合材料，清混凝土骨料等建筑材料的使用，雖然進(jìn)一步提高了煤渣的利用率，但我國(guó)煤渣仍存在大面積堆積的環(huán)境問(wèn)題。在水處理中，越來(lái)越多地將煤渣作為載體填料，對(duì)BOD、COD、SS均達(dá)到有效的去除。但是煤渣投放到自然水體中，由于其中含有鋁、鎘、銅、砷、汞、鉻、鉛等有害金屬直接投入水體，會(huì)引起待處理水體的二次污染。當(dāng)前水質(zhì)凈化中的填料主要包括以無(wú)機(jī)陶粒、石英砂為材質(zhì)的粒狀材料，以陶瓷、石墨、塑料、金屬材料為材質(zhì)的不規(guī)則多孔材料，以玻璃鋼、塑料為材料的蜂窩狀或波紋狀填料和以粘土為材料添加膨脹劑高溫?zé)频那蛐屋p質(zhì)陶粒。其中粒狀填料，具有表面粗糙，易于微生物附著，截留懸浮物的能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但是阻力大、易于阻塞。不規(guī)則多孔填料，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，但是流體分布不均。蜂窩狀或波紋狀填料，具有質(zhì)輕、孔隙率高、強(qiáng)度高、防腐性能好的優(yōu)點(diǎn)，但是微生物的生長(zhǎng)與脫落平衡不易控制，難以得到均一的流速。球形輕質(zhì)陶粒，具有高強(qiáng)度、大孔隙率、大比表面積、密度適宜、較好的化學(xué)穩(wěn)定性、較強(qiáng)的生物附著性，主要缺點(diǎn)是能耗高、制備成本高，難以大面積的廣泛使用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種煤渣球，以及該一種煤渣球的制備方法及利用該煤渣球作為新型水質(zhì)凈化材料的應(yīng)用；以進(jìn)一步緩解煤渣的堆積問(wèn)題，而且可以克服已有填料的技術(shù)不足。本發(fā)明的煤渣球的制備方法，包括如下的步驟1)煤渣的預(yù)處理首先將煤渣用鹽酸溶液進(jìn)行浸泡處理，再將煤渣用水進(jìn)行清洗，直至煤渣清洗液的PH值為6. 9 7，然后將煤渣風(fēng)干；2 )有機(jī)粘合劑PVA的改性首先將PVA加入到水中，在沸水中加熱至完全溶解后，冷卻至80 85°C后加入丁二醇，在密閉條件下攪拌均勻后冷卻至室溫，即得改性PVA膠；3)煤渣的成球操作將步驟I)處理過(guò)的煤渣和步驟2)改性過(guò)的PVA膠放入成球盤，制成直徑6cm 8cm煤渣球。上述的步驟2)中PVA加入到水中的終濃度質(zhì)量體積百分比為7% ;加入的丁二醇的質(zhì)量體積百分比濃度為I. 25%。本發(fā)明制備的煤渣球用于水質(zhì)凈化，其使用方法如下首先將煤渣球放入水中致球體膨脹后，再投入水體中使用。本發(fā)明將處理過(guò)的煤渣用有機(jī)粘合劑PVA制成的煤渣球，無(wú)有毒有害物質(zhì)溶出，是一種新型的環(huán)境友好型的填料。不僅價(jià)格低廉，機(jī)械強(qiáng)度高，防腐性能強(qiáng)，比表面積大，具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，易于微生物附著，不易阻塞，易于控制，可以實(shí)現(xiàn)再生、重復(fù)利用。本發(fā)明制得的煤渣球水質(zhì)凈化材料，對(duì)水體中肉眼可見的懸浮物、cod、nh4+-n具有明顯的吸附去除效率，亦可作為水質(zhì)凈化中生物掛膜的載體，應(yīng)用非常廣泛。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明選用煤渣作為水質(zhì)凈化的材料，充分利用了煤渣具有蜂窩狀細(xì)孔，比表 面積大，透水性好的優(yōu)點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)了廢棄物的二次利用。煤渣經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，煤渣中鋁、鎘、銅、砷、汞、鉻、鉛等有害金屬均得到有效去除，處理后煤渣浸出液中，ΑΚ0. OOOppbCr<0. OOOppb Cu〈0. OOOppb As5. 912E_01ppb Cd 3. 043E_02ppb Pb〈0. OOOppb，有害金屬的含量均滿足地表水金屬含量的要求，當(dāng)用于地表水體的水質(zhì)凈化，可避免地表水體二次污染的發(fā)生。同時(shí)煤渣的比表面積變大，由原來(lái)的3.4607-6.9770 (m2 / g)增加到7. 7081-14. 440 (m2 / g)，吸附性能得到明顯的增強(qiáng)。選用PVA作為有機(jī)粘合劑，PVA的生物毒性小，但是易溶于水，用丁二醇改性后，得到改性PVA膠，不僅克服了溶于水的問(wèn)題，而且改性PVA膠，生物毒性小，對(duì)煤渣粘性強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度大，抗沖擊力強(qiáng)，價(jià)格低廉，來(lái)源廣泛，被認(rèn)為是最有效的生物材料固定劑之一。下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例I將煤渣10g，放入500ml廣口瓶，加入IOOml體積比I: I的HCL溶液，充分混勻，在室溫UOrmirT1的條件下與水平震蕩器上震蕩8h，靜置16h，過(guò)濾去除濾液，將上述煤渣放入500ml廣口瓶，用IOOml蒸餾水充分混勻，在室溫UOrmirT1的條件下與水平震蕩器上震蕩8h，靜置16h，過(guò)濾去除濾液，重復(fù)上述操作至少三次以上，直至煤渣浸出液PH接近7，將此時(shí)煤渣放于通風(fēng)處風(fēng)干備用；將7g購(gòu)于中國(guó)天津市巴斯夫化工有限公司1799型的PVA，放入250ml錐形瓶，力口入IOOml蒸餾水，95°C水浴加熱，電動(dòng)攪拌，完全溶解后，停止加熱，冷卻至85°C恒溫，加入I. 25g 丁二醇，密閉條件下攪拌均勻，冷卻至室溫，即得改性PVA膠，密封保存。取60g處理過(guò)的煤渣和適量的改性PVA膠放入成球盤，制成直徑6cm煤渣球，風(fēng)干。將煤渣球放入蒸餾水中，3周后，球體膨脹，內(nèi)部形成空隙，手感變軟，趨于穩(wěn)定，即可投入使用。取蒸餾水泡過(guò)的煤渣球一枚，放入IL燒杯中，加入600ml河水，所用的河水的C0D=846. 88mg/L, NH4+-N=0. 30mg/L,靜置，室溫 25°C 條件下，每隔 3h 測(cè)定 COD、NH4+-N 的含量，9h COD去除率達(dá)到86. 75%，12h NH4+_N去除率達(dá)50. 77%實(shí)施例2將煤渣10g，放入500ml廣口瓶，加入IOOml體積比I: I的HCL溶液，充分混勻，在室溫UOrmirT1的條件下與水平震蕩器上震蕩8h，靜置16h，過(guò)濾去除濾液，將上述煤渣放Λ 500ml廣口瓶，用IOOml蒸餾水充分混勻，在室溫UOrmirT1的條件下與水平震蕩器上震蕩8h，靜置16h，過(guò)濾去除濾液，重復(fù)上述操作至少三次以上，直至煤渣浸出液PH接近7，將此時(shí)的煤渣放于通風(fēng)處風(fēng)干備用。將7g PVA,放入250ml錐形瓶，加入IOOml蒸餾水，95°C水浴加熱，電動(dòng)攪拌，完全溶解后，停止加熱，冷卻至85°C恒溫，加入I. 25g 丁二醇，密閉條件下攪拌均勻，冷卻至室溫，即得改性PVA膠，密封保存。取65g處理過(guò)的煤渣和適量的改性PVA膠放入成球盤，制成直徑8cm煤渣球，風(fēng)干。將煤渣球放入蒸餾水中，3周后，球體膨脹，內(nèi)部形成空隙，手感變軟，趨于穩(wěn)定，即可投入使用。取實(shí)施例2制備的煤渣球一枚，放入IL燒杯中，加入600ml養(yǎng)殖水體， 水體中的C0D=884. 8mg/L, ΝΗ4+-Ν=0. 58 mg/L,放入后靜置，室溫 25°C條件下，每隔 3h 測(cè)定 C0D、NH4+_N的含量，結(jié)果9h后水體中COD去除率達(dá)到89. 43%，3h后水體中NH4+_N去除率達(dá)26. 94%。處理結(jié)束后取出煤渣球，使用過(guò)的煤渣球還可以作為建筑材料來(lái)應(yīng)用?？梢姡景l(fā)明制備的煤渣球?qū)铀宛B(yǎng)殖水中COD和NH/-N具有明顯的凈化效果，是一種有效的水質(zhì)凈化材料。
權(quán)利要求
1.一種煤渣球，其特征在于，所述的煤渣球的制備方法包括如下的步驟 1)煤渣的預(yù)處理 首先將煤渣用鹽酸溶液進(jìn)行浸泡處理，再將煤渣用水進(jìn)行清洗，直至煤渣清洗液的PH值為6. 9 7，然后將煤渣風(fēng)干； 2)有機(jī)粘合劑PVA的改性 首先將PVA加入到水中，在沸水中加熱至完全溶解后，冷卻至80 85°C后加入丁二醇，在密閉條件下攪拌均勻后冷卻至室溫，即得改性PVA膠； 3)煤渣的成球操作 將步驟I)處理過(guò)的煤渣和步驟2)改性過(guò)的PVA膠放入成球盤，制成直徑6cm 8cm煤渣球。
2.如權(quán)利要求I所述的煤渣球，其特征在于所述的步驟2)中PVA加入到水中的終濃度為7%。
3.如權(quán)利要求I所述的煤渣球，其特征在于所述的步驟2)中加入的丁二醇的濃度為I.25%。
4.權(quán)利要求I所述的煤渣球在水質(zhì)凈化中的應(yīng)用。
5.如權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特這個(gè)在于，首先將煤渣球放入水中致球體膨脹后，再投入待處理水體中進(jìn)行凈化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤渣球，是將處理過(guò)的煤渣用有機(jī)粘合劑PVA制成的煤渣球，無(wú)有毒有害物質(zhì)溶出，是一種新型的環(huán)境友好型的填料。不僅價(jià)格低廉，機(jī)械強(qiáng)度高，防腐性能強(qiáng)，比表面積大，具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，易于微生物附著，不易阻塞，易于控制，可以實(shí)現(xiàn)再生、重復(fù)利用。本發(fā)明制得的煤渣球水質(zhì)凈化材料，對(duì)水體中肉眼可見的懸浮物、COD、NH4+-N具有明顯的吸附去除效率，亦可作為水質(zhì)凈化中生物掛膜的載體，應(yīng)用非常廣泛。
文檔編號(hào)C02F3/34GK102886246SQ20121043988
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者田偉君, 王勇梅, 孫會(huì)梅, 白潔, 吳承林, 趙陽(yáng)國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋大學(xué)