一种缓释多硫化物轻质材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种缓释多硫化物轻质材料及其制备方法和应用，属于环境功能材料和污水处理领域

【技术实现步骤摘要】
一种缓释多硫化物轻质材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于环境功能材料和污水处理领域，更具体地说，涉及一种缓释多硫化物轻质材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]随着我国社会经济的快速发展，尤其是城市化进程加快，工业废水及生活污水大量排放，大量氮磷等营养元素进入水体导致水体富营养化，且由于工业废水废渣的排放，大量重金属元素进入土壤中导致土壤重金属含量超标
。
为控制水体及土壤污染，国家投入大量资金进行废水废渣处理设施的建设
。
[0003]目前污水处理方法大致分为物理法
、
化学法和生物法
。
在实际污水处理过程中，常常将多种方法联用以提高处理效果
。
相比于异养反硝化，硫自养反硝化去除水中营养物质具有低能耗
、
低成本
、
效果优等特点，近年来被越来越广泛的应用
。
随着研究的不断深入，不同材料间相互反应引发的协同作用也越来越受到重视，如最常用的硫磺
/
石灰石自养反硝化系统
(SLAD)
，可同步去除污水中的氮磷等污染
。
但硫磺本身难溶于水，生物利用具有一定的局限性，且该系统除磷效果有限，难以达到提标后的水质标准
。
[0004]经检索，专利申请号为
201811034113.8
的专利申请文件公开了一种耦合填料自养反硝化生物滤池，该专利技术利用磁黄铁矿和硫磺进行自养反硝化去除水中的氮磷等污染物
。
该专利技术通过硫磺与硫铁矿的协同作用，提高了反硝化速率，但是由于所采用的硫源
、
硫铁矿颗粒粒径较大，硫磺
、
硫铁矿之间的协同作用发挥不充分，反硝化速率还不能充分满足实际应用需要
。
为此，专利申请号为
201910326701.7
的专利申请文件公开了一种轻质缓释脱氮除磷材料，该专利技术通过将水泥
、
硫铁矿与发泡剂混合发泡的方法制备材料，所制备的材料具有比表面积高
、
密度可控
、
易于微生物挂膜等优点
。
但由于其单纯采用硫铁矿作为自养反硝化原料，自养反硝化速率较低
。
[0005]此外，专利申请号为
201910329881.4
的专利申请文件公开了一种同步脱氮除磷轻质材料，该专利技术将硫磺
、
硫铁矿和钙镁碳酸盐混合并加热成熔融混合物，发泡后冷却成型制得轻质材料
。
该材料通过熔融混合物的形式使得物料混合更加均匀，硫铁矿和硫磺自养反硝化的协同作用更加明显，但在应用过程中反硝化速率仍受到硫磺
、
硫铁矿溶解度的限制
。
因此，亟需一种低成本
、
低风险
、
高效率的材料用于去除水中氮磷等污染物
。

技术实现思路

[0006]1.
要解决的问题
[0007]针对现有污水处理技术中硫磺溶解度低，不易于微生物高效利用，反硝化速率受限等问题，本专利技术提供一种缓释多硫化物轻质材料及其制备方法和应用
。
首先通过将硫磺与水泥混合，加水后形成水泥浆料并发泡，而后在高温下利用水泥水化过程中产生的碱与硫磺反应生成可溶性多硫化物，得到缓释多硫化物轻质材料；将所述材料应用在污水处理中，多硫化物可以缓慢释放，并与硫磺共同作为自养反硝化的电子供体脱氮，从而大幅提高
反硝化速率
。
[0008]2.
技术方案
[0009]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0010]本专利技术的一种缓释多硫化物轻质材料的制备方法，包括将硫磺与水泥混合，得到干粉砂浆；而后向所述干粉砂浆中加入水，搅拌得到水泥浆料，并且对所述水泥浆料进行发泡处理，得到发泡浆料；将所述发泡浆料在高温条件下静置凝固，并在相同温度条件下进行养护，得到缓释多硫化物轻质材料
。
[0011]优选地，所述高温条件为
40℃
～
100℃
；更优选地，
60℃
～
80℃。
[0012]优选地，所述养护的时间为
10
～
20
天
。
[0013]优选地，所述养护过程中，养护环境湿度不低于
80
％；更优选地，不低于
90
％
。
[0014]优选地，所述硫磺与水泥之间的质量比为
(5
～
25):(50
～
90)。
[0015]优选地，所述干粉砂浆与水的质量比为
1:(0.3
～
0.6)
；更优选地，所述干粉砂浆与水的质量比为
1:(0.45
～
0.55)。
[0016]优选地，所述硫磺的粒径
≤0.3mm
；更优选地，所述硫磺的粒径
≤0.15mm。
[0017]优选地，所述发泡处理包括化学发泡处理或物理发泡处理，所述化学发泡处理采用化学发泡剂，其中化学发泡剂为过碳酸钠
、
过氧化氢中的一种或两种；所述物理发泡处理采用物理泡沫，其中物理泡沫由5％～
15
％的植物蛋白型发泡剂水溶液通过发泡设备制得，发泡设备中的发泡参数设定为空气与植物蛋白型发泡剂水溶液的气水比为
1:(0.5
～
1.5)。
[0018]优选地，当进行化学发泡处理时，所采用的化学发泡剂占水泥浆料的质量比为1％～
10
％；更优选地，化学发泡剂投加量为1％～3％过碳酸钠或1％～3％过氧化氢或8％～
10
％碳酸氢钠
。
[0019]优选地，当进行物理发泡处理时，每吨水泥浆料加入物理泡沫的量为
100
～
500L
，更优选地
200
～
300L。
[0020]优选地，本专利技术的一种缓释多硫化物轻质材料的制备方法，包括加入水之前，向所述干粉砂浆中加入碳酸盐矿物，所述硫磺
、
水泥
、
碳酸盐矿物之间的质量比为
(5
～
25):(50
～
90):(50
～
15)。
[0021]优选地，所述碳酸盐矿物为石灰石
(CaCO3)、
菱镁矿
(MgCO3)、
白云石
(CaMg(CO3)2)、
菱铁矿
(FeCO3)
中的一种或多种
。
[0022]优选地，所述碳酸盐矿物的粒径
≤0.3mm。
[0023]更优选地，本专利技术的一种缓释多硫化物轻质材料的制备方法，还包括加入水之前，向所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种缓释多硫化物轻质材料的制备方法，其特征在于：包括将硫磺与水泥混合，得到干粉砂浆；而后向所述干粉砂浆中加入水，搅拌得到水泥浆料，并且对所述水泥浆料进行发泡处理，得到发泡浆料；将所述发泡浆料在高温条件下静置凝固，并在相同温度条件下进行养护，得到缓释多硫化物轻质材料
。2.
根据权利要求1所述的一种缓释多硫化物轻质材料的制备方法，其特征在于：所述高温条件为
40℃
～
100℃
，所述养护的时间为
10
～
20
天
。3.
根据权利要求1所述的一种缓释多硫化物轻质材料的制备方法，其特征在于：所述硫磺与水泥之间的质量比为
(5
～
25):(50
～
90)
；或者所述干粉砂浆与水的质量比为
1:(0.3
～
0.6)。4.
根据权利要求1所述的一种缓释多硫化物轻质材料的制备方法，其特征在于：所述硫磺的粒径
≤0.3mm。5.
根据权利要求1所述的一种缓释多硫化物轻质材料的制备方法，其特征在于：所述发泡处理包括化学发泡处理或物理发泡处理，所述化学发泡处理采用化学发泡剂，其中化学发泡剂为过碳酸钠
、
过氧化氢中的一种或两种；所述物理发泡处理采用物理泡沫，其中物理泡沫由5％～
15
％的植物蛋白型发泡剂水溶液通过发泡设备制得，发泡设备中的发泡参数设定为空气与植物蛋白型发泡剂水溶液的气水比为
1:(0.5
～
1.5)。6.
根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李睿华，步一鸣，杨亦诺，宋铭，黄高攀，陈常鑫，马正宇，杨皓天，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：