[發(fā)明專利]用于重金屬廢水處理的陶粒、制備方法及其用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210205021.8
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102718544A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉陽生;袁麗;呂曉蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B33/13;B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 北京金闕華進(jìn)專利事務(wù)所(普通合伙) 11224
• 代理人: 曹正鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種重金屬廢水處理所用材料及制備方法，具體地說涉及用于重金屬廢水處理的陶粒、制備方法及其用途。

背景技術(shù)

重金屬廢水已經(jīng)成為對環(huán)境污染最嚴(yán)重和對人類危害最大的工業(yè)廢水之一，主要來自礦山排水、廢石場淋濾水、選礦場尾礦排水、有色金屬冶煉廠除塵排水、有色金屬加工廠酸洗廢水、電鍍廠鍍件洗滌水、鋼鐵廠酸洗排水及電解、農(nóng)藥、醫(yī)藥、油漆和染料等各種工業(yè)廢水。此外，生活污水、垃圾滲濾液、農(nóng)田廢水和酸雨也是重金屬的排放源。廢水中重金屬種類、含量及其存在形態(tài)隨不同生產(chǎn)種類而異，變化很大，如不經(jīng)處理直接排放，必然對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而不經(jīng)回收就排放，則必然造成資源的極大浪費(fèi)。

我國水體重金屬污染問題十分突出，江河湖庫底質(zhì)的污染率高達(dá)80.1%。太湖底泥中總銅、總鉛、總鎘含量均處于輕度污染水平；黃浦江干流表層沉積物中鎘超背景值2倍、鉛超1倍、汞含量明顯增加；蘇州河中，鉛全部超標(biāo)、鎘為75%超標(biāo)、汞為62.5%超標(biāo)。城市河流有35.11%的河段出現(xiàn)總汞超過地表水Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)，18.46%的河段面總鎘超過Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)，25%的河段有總鉛的超標(biāo)樣本出現(xiàn)。全國近岸海域海水采樣品中鉛的超標(biāo)率達(dá)62.9%，最大值超一類海水標(biāo)準(zhǔn)49.0倍；銅的超標(biāo)率為25.9%，汞和鎘的含量也有超標(biāo)現(xiàn)象。可見,水體重金屬污染已成為我國重要的環(huán)境污染問題。

目前，重金屬廢水常用的處理方法有化學(xué)處理法、物理處理法和生物處理法。

化學(xué)處理法是指通過投加藥劑，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)去除廢水中重金屬離子的方法，通過化學(xué)反應(yīng)可以產(chǎn)生新物質(zhì)，達(dá)到將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可利用物質(zhì)的目的。具體方法有化學(xué)沉淀法、電解法、氧化還原法等。由于沉淀劑和環(huán)境條件的影響，沉淀法往往出水濃度達(dá)不到要求，需作進(jìn)一步處理，且產(chǎn)生的大量重金屬污泥必須很好地處理與處置，否則會造成二次污染。而電解法不適于處理較低濃度的重金屬廢水。其化學(xué)法都不同程度地存在著成本高、能耗大、操作困難、易產(chǎn)生二次污染等缺點(diǎn)。

物理處理法是指廢水中的重金屬在不改變其化學(xué)形態(tài)的條件下進(jìn)行吸附、濃縮、分離的方法，這類方法的特點(diǎn)是重金屬可以以原來的形態(tài)加以回收利用。具體方法有離子交換法、吸附法、膜分離法等。離子交換法雖處理容量大，可回收重金屬資源，但離子交換劑易氧化失效，再生頻繁，操作費(fèi)用高。電滲析法在運(yùn)行中會遇到電極極化、結(jié)垢和腐蝕等問題。隨著新型、廉價、易降解的天然高分子吸附材料的開發(fā)，吸附法在重金屬廢水治理，尤其是在深度凈化方面得到一定的應(yīng)用空間。

生物處理法按照生物的種類不同，可分為植物處理、動物處理和微生物處理。生物法處理周期長，費(fèi)用高，效率低，目前用于重金屬廢水治理的工程案例不多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，而提供了一種用于重金屬廢水處理的陶粒、制備方法及其用途。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：用于重金屬廢水處理的陶粒，陶粒含膨潤土或高嶺土、納米零價鐵粉、活性炭原料,制得的陶粒為3-20mm球形顆粒，密度1.15g/cm³、堆積密度814kg/m³、強(qiáng)度達(dá)5MPa、比表面積為33m²/g,整體形態(tài)完好，孔隙發(fā)達(dá)，內(nèi)部孔隙連通。

所述制備方法包括下列順序的步驟：

1）、原材料預(yù)處理：將原材料干燥后，過60-100目篩；

2）、原材料混合：按下列重量配比將原材料混合均勻：膨潤土或高嶺土60-80%；10-500nm納米零價鐵粉5-35%；活性炭粉末0.1-15%,用重量%計;

3）、造粒：將水加入到混合均勻的原材料中，水的加入量為原料重量的20-30%，攪拌、造粒成為3-20mm的陶粒坯料;

4）、燒結(jié)：將陶粒胚料在鼓風(fēng)干燥箱中干燥3-6h至恒重；然后放入電加熱管式爐中，在300-400℃預(yù)熱溫度下預(yù)熱15-30min；按5-10℃/min升溫至800℃下，保溫1-3h；在4-5h內(nèi)勻速降溫至100-150℃，后緩慢降溫至室溫,即制得所要的陶粒。

用于重金屬廢水處理的陶粒的用途，主要作重金屬廢水處理的吸附載體。