一种磁性多孔陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磁性多孔陶瓷的制备方法，属于水处理技术领域。本发明专利技术按重量份数计，将预处理污泥，预处理高岭土，预处理钾长石，预处理石英，改性氧化石墨烯混合球磨，过筛，得混合粉末；将混合粉末，改性海泡石，混合菌液，改性海藻酸钠液，硝酸铁溶液，氟化钠溶液，水，搅拌混合，接着滴加氨水调节pH，注模，冻融循环，干燥，得干燥砖坯；将干燥砖坯炭化，逐级升温，高温处理，得一次处理砖坯；将一次处理砖坯经过高温水蒸汽处理，干燥，即得二次处理砖坯；将二次处理砖坯浸泡于改性处理液中，接着通入二氧化碳，取出，干燥，即得磁性多孔陶瓷。本发明专利技术所得磁性多孔陶瓷在孔隙率提升的同时力学性能也得到提升，而且具有优异的污水处理效果。

Fabrication of a Magnetic Porous Ceramics

The invention discloses a preparation method of magnetic porous ceramics, which belongs to the technical field of water treatment. According to the weight fraction, the pretreated sludge, kaolin, potassium feldspar, quartz, modified graphene oxide are mixed by ball milling and sieving to obtain mixed powder; mixed powder, modified sepiolite, mixed bacterial liquid, modified sodium alginate solution, ferric nitrate solution, sodium fluoride solution, water, mixing, and then dripping ammonia water to adjust pH, injection mould, freezing. By melting and circulating, drying, drying the brick, carbonizing the dried brick, heating step by step, and high temperature treatment, the brick can be treated once; by high temperature steam treatment and drying, the brick can be treated twice; after the second treatment, the brick can be immersed in the modified treatment solution, then carbon dioxide is added, taken out and dried, and then the magnetic porous ceramics can be obtained. The magnetic porous ceramics obtained by the invention can improve the mechanical properties as well as the porosity, and has excellent sewage treatment effect.

【技术实现步骤摘要】
一种磁性多孔陶瓷的制备方法
本专利技术公开了一种磁性多孔陶瓷的制备方法，属于水处理

技术介绍
随着目前对环境保护方面的重视，人们对城市环境的要求也越来越高，导致对环境造成污染的废水、废气、固体废弃物等环境污染物的处置要求也越来越高，这就要求环保工作者对污染物进行更深入和彻底的处理。废弃污泥是在传统处理和处置工艺中容易产生二次污染的废弃物。原有的城市污水污泥处理处置方式已不能满足社会的发展和人们的需求。所以废弃污泥的回收再利用因为增加废弃污泥的利用率、减少二次污染，成为处理废弃污泥的一个很重要的方面。污泥的资源化的主要技术有：污泥堆肥技术、污泥制备活性炭技术、污泥能源化技术、污泥的建材利用技术等。利用废弃污泥制作多孔陶粒是污泥的再利用中很重要的一个方面。污水生物处理就是利用水中微生物的新陈代谢作用将呈胶体态和溶解态的有机污染物转变为稳定的无害化物质。按照微生物在污水处理中的微生物反应器中的不同生长状态，污水的生物处理方式可分为悬浮型生长工艺（以活性污泥法为代表）和附着型生长工艺（以生物膜法为代表）。活性污泥法是指生物反应器中的微生物以活性污泥的形式呈悬浮状态；生物膜法是指生物反应器中的微生物在载体的表面以膜的形式固定和附着。在现代的污水处理中，活性污泥法是应用最广泛的生物处理工艺，有以下优点：出水水质好，处理能力高。缺点如下：基建与运行费高，能耗较大，容易发生污泥上浮，管理复杂，污泥容易膨胀等。生物膜工艺在微生物细胞固定技术中有活性污泥法没有的优势：生物相稳定、易于管理和维护、维持微生物较高的泥龄、脱氮功能良好、对污水变化的水量和水质有较强的适应能力、污泥的沉降性能良好。生物膜工艺的核心是载体，常见的无机填料有陶粒、活性炭、石英砂、膨胀娃绍酸盐材料、焦炭等；无机填料具有机械强度好的优点，但自身密度较大，不能做流化态运行。多孔陶瓷因为其比表面积大，内部多孔，化学和热稳定性好，较好的吸附性能，易于再生，所以可以作为一种廉价的吸附剂。但陶粒滤料的碎片有较高的磨损破碎率和较大的水流阻力等缺点，所以要不断研发新型的陶瓷滤料。用废弃污泥制作多孔陶瓷载体不仅可以增加废弃污泥的再利用范围，而且通过多孔陶瓷作为生物膜载体的优势可以提供废水的处理效果。已经有研究者对用废弃污泥制备的多孔陶瓷进行磁化改性，利用磁场可以促进微生物的生长的特性来提高多孔陶瓷作为生物膜载体的处理效果。传统的多孔陶瓷孔隙率和力学性能无法同时提升，所以有学者用冷冻注模法制备氧化铝多孔陶瓷坯体；干燥及烧结，得到高孔隙率氧化铝多孔陶瓷。在不改变内部三维网络结构的前提下，提高多孔陶瓷制品开气孔率。制备的氧化铝多孔陶瓷不仅具有较高的开孔孔隙率及较低的体积密度，使其表现出更高的过滤、吸附性能，而且具有较高的机械强度，使其力学性能显著提高。在污水处理方面，将磁性物质与促进微生物生长、繁殖的必要营养元素一起加入高分子填料中从而形成一种新型的磁性生物亲水性填料，这样制作的填料就相当于一个微型的附着有磁场的生物反应器，利用微生物的磁效应和新陈代谢或共代谢作用就可以改善填料的传质性能和表面湿润性，使得生物膜反应器中生物膜的形成周期减短，改善废水的处理效果。但是目前传统的磁性多孔陶瓷还存在孔隙率和力学性能无法同时提升，且制备过程中磁粉易发生团聚以及堵孔，导致产品对污水的处理效果不佳的问题，我们还需对此进行进一步的探讨和研究。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对传统磁性多孔陶瓷孔隙率和力学性能无法同时提升，且制备过程中磁粉易发生团聚以及堵孔，导致产品对污水的处理效果不佳的问题，提供了一种磁性多孔陶瓷的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：（1）按重量份数计，将40～60份预处理污泥，10～20份预处理高岭土，8～10份预处理钾长石，20～30份预处理石英，10～20份改性氧化石墨烯混合球磨，过筛，得混合粉末；（2）按重量份数计，将40～60份混合粉末，10～20份改性海泡石，10～20份混合菌液，20～30份改性海藻酸钠液，10～20份硝酸铁溶液，5～8份氟化钠溶液，20～30份水，搅拌混合，接着滴加氨水调节pH至8.3～8.6，注模，冻融循环，干燥，得干燥砖坯；（3）将干燥砖坯炭化，逐级升温，高温处理，得一次处理砖坯；（4）将一次处理砖坯经过高温水蒸汽处理，干燥，即得二次处理砖坯；（5）将二次处理砖坯浸泡于改性处理液中，接着通入二氧化碳，取出，干燥，即得磁性多孔陶瓷。步骤（1）所述预处理污泥的制备过程为：按重量份数计，将20～30份城市污泥，20～30份絮凝污泥，0.2～0.3份蛋白酶，0.2～0.3份脂肪酶，60～80份水恒温混合处理，接着加入氢氧化钠溶液搅拌反应，随后加入冰醋酸调节pH至7.3～7.6，搅拌混合，即得预处理污泥。步骤（1）所述预处理高岭土的处理过程为：按重量份数计，将40～60份高岭土，20～30份有机酸，3～5份地沟油，3～5份胶粉，60～80份水混合球磨，接着加入氨水调节pH至6.8～7.1，搅拌混合，减压蒸馏，干燥，即得预处理高岭土；所述有机酸是由酒石酸与苹果酸按质量比1：3～1：5混合配制而成；所述胶粉为阿拉伯胶粉与桃胶粉按质量比1：2～1：3混合配制而成。步骤（1）所述预处理钾长石的制备过程为：按重量份数计，将20～30份钾长石，2～3份粉煤灰，3～5份硅灰，2～3份蛇纹石，2～3份火山灰混合球磨，过筛，煅烧，得预处理钾长石。步骤（1）所述预处理石英的处理过程为：将壳聚糖与水按质量比1：50～1：100混合，静置溶胀后，加热搅拌溶解，得壳聚糖液，按重量份数计，将30～50份石英，2～3份金刚砂，40～60份壳聚糖液搅拌混合，接着加入壳聚糖液体积0.1～0.2倍的对苯二甲醛，搅拌混合，干燥，粉碎，球磨，煅烧，即得预处理石英。步骤（1）所述改性氧化石墨烯的制备过程为：将氧化石墨烯与水按质量比1：20～1：30混合，超声分散，接着滴加氨水调节pH至9.8～10.1，得预处理混合液，将麻黄纤维粉碎，过80目的筛，得麻黄纤维粉，按重量份数计，20～30份麻黄纤维粉，8～10份纤维素酶，40～60份水搅拌恒温处理，灭酶，得麻黄纤维混合液，将预处理混合液与麻黄纤维混合液按质量比1：5～1：10混合振荡，过滤，洗涤，干燥，即改性氧化石墨烯。步骤（2）所述改性海泡石的制备过程为：按重量份数计，将20～30份海泡石，3～5份卡波姆，3～5份植物精油，1～2份沼液，1～2份蔗糖，40～60份水混合发酵，接着加入氨水调节pH至8.1～8.3，搅拌混合，过滤，干燥，高温处理，降温，即得改性海泡石；所述植物精油是由五味子精油和白菊精油按质量比1：2～1：3混合配制而成。步骤（2）所述混合菌液的制备过程为：按重量份数计，将1～2份巴氏芽孢杆菌，1～2份大肠杆菌，1～2份甘油，1～2份聚乙二醇，30～50份水，恒温搅拌混合，即得混合菌液。步骤（2）所述改性海藻酸钠液的制备过程为：将海藻酸钠与水按质量比1：50～1：100，混合静置溶胀后，加热搅拌溶解，接着加入海藻酸钠质量0.02～0.03倍的高碘酸钠，加热搅拌反应，接着加入海藻酸钠质量2～3倍的碳纳米管，再滴加氨水调节pH至8.6～8.9，加热搅拌反应，即得改性海藻酸钠液。步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性多孔陶瓷的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：（1）按重量份数计，将40～60份预处理污泥，10～20份预处理高岭土，8～10份预处理钾长石，20～30份预处理石英，10～20份改性氧化石墨烯混合球磨，过筛，得混合粉末；（2）按重量份数计，将40～60份混合粉末，10～20份改性海泡石，10～20份混合菌液，20～30份改性海藻酸钠液，10～20份硝酸铁溶液，5～8份氟化钠溶液，20～30份水，搅拌混合，接着滴加氨水调节pH至8.3～8.6，注模，冻融循环，干燥，得干燥砖坯；（3）将干燥砖坯炭化，逐级升温，高温处理，得一次处理砖坯；（4）将一次处理砖坯经过高温水蒸汽处理，干燥，即得二次处理砖坯；（5）将二次处理砖坯浸泡于改性处理液中，接着通入二氧化碳，取出，干燥，即得磁性多孔陶瓷。

【技术特征摘要】
1.一种磁性多孔陶瓷的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：（1）按重量份数计，将40～60份预处理污泥，10～20份预处理高岭土，8～10份预处理钾长石，20～30份预处理石英，10～20份改性氧化石墨烯混合球磨，过筛，得混合粉末；（2）按重量份数计，将40～60份混合粉末，10～20份改性海泡石，10～20份混合菌液，20～30份改性海藻酸钠液，10～20份硝酸铁溶液，5～8份氟化钠溶液，20～30份水，搅拌混合，接着滴加氨水调节pH至8.3～8.6，注模，冻融循环，干燥，得干燥砖坯；（3）将干燥砖坯炭化，逐级升温，高温处理，得一次处理砖坯；（4）将一次处理砖坯经过高温水蒸汽处理，干燥，即得二次处理砖坯；（5）将二次处理砖坯浸泡于改性处理液中，接着通入二氧化碳，取出，干燥，即得磁性多孔陶瓷。2.根据权利要求1所述一种磁性多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述预处理污泥的制备过程为：按重量份数计，将20～30份城市污泥，20～30份絮凝污泥，0.2～0.3份蛋白酶，0.2～0.3份脂肪酶，60～80份水恒温混合处理，接着加入氢氧化钠溶液搅拌反应，随后加入冰醋酸调节pH至7.3～7.6，搅拌混合，即得预处理污泥。3.根据权利要求1所述一种磁性多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述预处理高岭土的处理过程为：按重量份数计，将40～60份高岭土，20～30份有机酸，3～5份地沟油，3～5份胶粉，60～80份水混合球磨，接着加入氨水调节pH至6.8～7.1，搅拌混合，减压蒸馏，干燥，即得预处理高岭土；所述有机酸是由酒石酸与苹果酸按质量比1：3～1：5混合配制而成；所述胶粉为阿拉伯胶粉与桃胶粉按质量比1：2～1：3混合配制而成。4.根据权利要求1所述一种磁性多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述预处理钾长石的制备过程为：按重量份数计，将20～30份钾长石，2～3份粉煤灰，3～5份硅灰，2～3份蛇纹石，2～3份火山灰混合球磨，过筛，煅烧，得预处理钾长石。5.根据权利要求1所述一种磁性多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述预处理石英的处理过程为：将壳聚糖与水按质量比1：50～1：100混合，静置溶胀后，加热搅拌溶解，得壳聚糖液，按重量份数计，将30～50份石英，2～3份金刚砂，40～60份...

【专利技术属性】
技术研发人员：马小良，仲华，薛丞，
申请(专利权)人：马小良，
类型：发明
国别省市：江苏,32