[發明專利]摻加稻殼調理的底泥基沸石陶粒的制備方法

在審

• 申請號: 202011405375.8
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112500126A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 徐成劍;榮浩;鄒俊波;李曉凌;羅貝爾;王中正;徐雅迪;梁賢金;陳浩
• 申請（專利權）人: 長江勘測規劃設計研究有限責任公司
• 主分類號: C04B33/132
• 分類號: C04B33/132;C04B33/135;C04B33/24;C04B41/80
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安;田輝云

本發明涉及一種摻加稻殼調理的底泥基沸石陶粒的制備方法，該制備方法通過摻加30％～50％的稻殼粉，利用稻殼中富含的大量無定形SiO₂調節原材料中的化學組成，同時對底泥中的重金屬具有良好的鈍化效果，利用稻殼與底泥的共熔特性，促進了陶粒燒制過程中液相的產生，從而提高了陶粒容納孔隙的能力，增強了同等孔隙率下陶粒的強度；通過對陶粒進行沸石化改性，改善陶粒孔結構，在陶粒表面形成沸石化結構的同時，也可以在陶粒內部無吸附效果的大孔壁上結晶、生長從而生成規則、穩定的沸石相晶格，增加陶粒比表面積，增強陶粒離子交換能力，得到比一般的商品陶粒具有更強的吸附效果的陶粒。

技術領域

本發明涉及環保材料和水處理技術領域，尤其是涉及一種摻加稻殼調理的底泥基沸石陶粒的制備方法。

背景技術

目前，我國河湖底泥的污染率高達80％以上，底泥中污染物主要包括重金屬污染、營養元素污染和難降解有機物污染，特別是重金屬污染對水體和生物有極大的毒害作用。目前許多研究報告都顯示，底泥重金屬污染成為了全球性問題。疏浚底泥目前大多仍采用簡單的堆放和填埋方式處理，污泥中的重金屬極易重新進入土壤和水體從而產生二次污染。

國內目前燒制陶粒的原料主要以粘土、頁巖為主，但粘土和頁巖均屬于不可再生資源，國家已經明確禁止使用粘土燒制陶粒。而河湖底泥的主要化學成分與粘土類似，只要稍加改進，就可以取代粘土作為陶粒燒制的原材料，并且在燒制過程中，底泥中的有機物燃燒可成為內燃組分，重金屬也在高溫下被固溶在鋁硅酸鹽礦物中，節能的同時徹底避免了二次污染。

稻殼作為一種典型的農林生物質，其中富含的大量的無定形SiO₂可以調節原材料中的化學組成，同時對底泥中的重金屬具有良好的鈍化效果。同時，團隊已經研究證明了適當比例的稻殼粉與底泥摻燒具有協同共熔的特性，有助于陶粒燒制過程中液相的產生，從而能夠包裹住陶粒內部產生的氣體，有助于孔隙的形成和發展，同時液相的增多也提高了陶粒的強度。

陶粒作為水體濾料處理污水已有很多應用，但由于其內部大多為大孔，故吸附能力相對有限。陶粒的吸附效果主要與陶粒的比表面積相關，因此通過對陶粒進行沸石化改性從而增加其比表面積以提高陶粒處理污水的能力。陶粒當中含有大量的硅鋁成分可作為沸石合成過程中的硅源和鋁源，同時高溫煅燒的過程提高了硅鋁成分的活化度，更有利于沸石相的生成，因此對燒結陶粒進行沸石化改性是可行且有效的。

發明內容

為解決以上問題，本發明提供一種摻加稻殼調理的底泥基沸石陶粒的制備方法，利用河湖底泥制備輕質多孔且對重金屬具有良好吸附效果的陶粒產品。

本發明采用的技術方案是：一種摻加稻殼調理的底泥基沸石陶粒的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)、原材料制備：

將河湖底泥經自然風干、烘干后，用球磨機研磨過100目篩，得到底泥粉，干燥保存備用；

部分底泥粉在815℃焚燒3h，過100目篩后得到污泥灰，干燥保存備用；

將稻殼利用球磨機粉磨過100目篩得到稻殼粉，干燥保存備用；

(2)、原材料混合成球：將底泥粉、污泥灰、稻殼粉按照20～60份：10～30份：30～50份的比例充分混合，利用成球機成球，之后在常溫下陳化48h，得到陶粒生料；

(3)、陶粒焙燒：將陶粒生料用500℃～650℃預熱20min，再用1050℃～1150℃焙燒10min，升溫速率為10℃/min，自然冷卻后得到陶粒熟料；

(4)、陶粒的沸石化改性：將步驟(3)中得到的陶粒和4mol/L的NaOH溶液，按照固液比為50g/L的比例加入混合，在90℃～110℃下水熱反應6～10h，隨后進行固液分離，并反復清洗所得的固體產物，在105℃下干燥24h后得到最終產品。