【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于水處理中新材料制備，具體涉及一種碳基浮石及其制備方法。
技術介紹
1、在水處理項目中，濾池是一種常見工藝技術，而濾池中的濾料是非常重要的一環，濾料常用多孔材料為浮石和活性炭。
2、目前的水處理中大多濾料是在表面制造多孔，利用多孔的比表面積對水體中的有機物進行吸收，有效孔隙率偏低，同時液體僅在材料間的縫隙中流動，很容易出現因無透水性或透水性差而導致堵塞的現象。
3、浮石與活性炭孔隙率的計算方式大多為質量比計算法，其上限非常高，有時可達200％～400％。但在實際的水處理中，往往采用的都是體積計算法(式i)得到有效孔隙率(體積比)。
4、常溫下濾材有效孔隙率的計算公式如式i所示，采用體積比描述：
5、
6、式中，m1為干燥時材料質量，m2為吸水飽和后材料質量，v1為材料體積。
7、體積比的理論上限為100％，現實的項目中更能反映出的有效孔隙率，可以真正能用于項目中測試材料的蓄水能力和吸附污染物。
8、另外，浮石具有一定的孔隙率和較大的比表面積，其內部有氣孔可以儲存部分水分，浮石分天然浮石和人造浮石。人造浮石有效孔隙率較高，可達20～30％；天然浮石有效孔隙率為5～20％。水處理中常用的活性炭為椰殼活性碳(有效孔隙率30～40％)和煤質活性碳(有效孔隙率20～30％)，兩種濾材的有效孔隙率均較低。浮石和活性炭內部為封閉氣孔，無法實現液體流動，依然存在堵塞的情況，并且制作活性炭的原材料成本過高，導致其整體成本過高，因此還沒有大量的被使用。所
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種碳基浮石及其制備方法。對標常規活性炭材料，本專利技術提供的碳基浮石具有更好的有效孔隙率和吸附性能及導電性，同時能夠大幅降低制造成本。
2、傳統的碳基材料基本都以大量木質和煤質材料為基礎材料進行各種方法制作，最終制備成為碳基為主體的成品，典型代表為木質活性炭，椰殼/果殼類活性炭與煤質活性炭。
3、本專利技術是硅基材料和碳基材料的混合體，其采用淤泥中的氧化硅為主要的基礎材料，并輔助以硅鋁調配劑構成主體，使用專用的發泡劑和保氣劑，在材料內部制造大量的氣孔和縫隙；并利用淤泥中的有機物為主要碳源并輔助添加少量輔助碳源，在密封空間中通過還原碳分子，并在沉積后，碳分子通過在預先制造的縫隙中自組裝形成碳分子組成的蜂窩狀管道束狀結構。這些束狀結構的管道，令材料產生了良好的吸附性和流通性，也令其具有良好的導電性，同時氧化硅分子為其提供了良好的穩定性和強度。
4、本專利技術提供的制備方法制備的碳基浮石為蜂窩狀管道束結構，不同于現有濾材的結構，此結構能夠使材料具備優異的吸附性能和導電性，均超過了目前市場上的常規活性炭材料，同時采用淤泥或有機污泥為基礎材料和少量輔助碳源，制備得到了以氧化硅為主體內含蜂窩狀碳分子管道束連接大量氣孔的結構，在提高性能的同時減少了大量木質材料的使用，節約了原材料成本，令其制造成本遠低于常規活性炭材料。
5、為了實現上述專利技術目的，本專利技術提供以下技術方案：
6、本專利技術提供了一種碳基浮石的制備方法，包括以下步驟：
7、(1)將主料、發泡劑、發泡助劑和水混合，得到漿料；所述主料包括基礎材料和/或硅鋁比調配劑；所述基礎材料包括淤泥或有機污泥；
8、(2)將所述步驟(1)得到的漿料進行造粒，得到球狀顆粒；
9、(3)將保氣劑的水溶液噴于所述步驟(2)得到的球狀顆粒表面，然后依次進行發泡和烘干，得到胚料；
10、(4)將所述步驟(3)得到的胚料在密封條件下進行第一燒結，得到第一燒結品；
11、(5)將所述步驟(4)得到的第一燒結品在氮氣氣氛下進行第二燒結，得到第二燒結品；
12、(6)將所述步驟(5)得到的第二燒結品進行活化，得到碳基浮石。
13、優選地，所述步驟(1)中硅鋁比調配劑為al4[si4o10][oh]8，硅鋁比調配劑的純度為95％以上，硅鋁比調配劑的粒徑為200～300目。
14、優選地，所述步驟(1)中發泡劑為偶氮二甲酰胺和/或聚氨酯，發泡劑為主料質量的0.5～1.5％。
15、優選地，所述步驟(1)中發泡助劑為碳酸鈣、碳酸氫鈣、三氯化鋁和磷酸酯淀粉中的至少一種，發泡助劑與發泡劑的質量比為1：1。
16、優選地，所述步驟(3)中保氣劑為硅酸鈉和/或甲基纖維素，保氣劑的水溶液的質量濃度為1～3％。
17、優選地，所述步驟(3)中發泡的溫度為150～200℃，發泡的時間為30～60min。
18、優選地，所述步驟(4)中第一燒結的溫度為1000～1200℃，第一燒結的時間為90～120min。
19、優選地，所述步驟(5)中第二燒結的溫度為1000～1200℃，第二燒結的時間為30～60min
20、優選地，所述步驟(6)中活化所采用的活化劑為生物酸、十二烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基糖苷中的至少一種的水溶液。
21、本專利技術還提供了上述技術方案所述制備方法制備得到的碳基浮石。
22、本專利技術提供了一種碳基浮石的制備方法，包括以下步驟：將主料、發泡劑、發泡助劑和水混合，得到漿料；所述主料包括基礎材料和/或硅鋁比調配劑；所述基礎材料包括淤泥或有機污泥；將所述漿料進行造粒，得到球狀顆粒；將保氣劑的水溶液噴于所述球狀顆粒表面，然后依次進行發泡和烘干，得到胚料；將所述胚料在密封條件下進行第一燒結，得到第一燒結品；將所述第一燒結品在氮氣氣氛下進行第二燒結，得到第二燒結品；將所述第二燒結品進行活化，得到碳基浮石。本專利技術以基礎材料和/或硅鋁比調配劑為主料，添加發泡劑和發泡助劑能夠在發泡時產生大量的氣泡，在材料內部形成大量的開口氣孔和縫隙，從而提高碳基浮石的有效孔隙率；通過采用保氣劑，能夠包裹材料，防止發泡時產生的氣泡快速逸出，從而進一步提高碳基浮石的有效孔隙率；利用氣相沉積的原理，在密封條件下燒結能夠使得有機碳和生物炭產生的co脫氧成純凈的單質碳分子，同時在預先制造的縫隙中自組裝形成由碳分子組成的蜂窩狀管道束結構，這些束狀結構的管道，具有優良的吸附性和流通性；通過活化能夠進一步強化蜂窩狀微米管道束，提高有效孔隙率，從而提高流動性，大大降低堵塞概率；采用淤泥或有機污泥為基礎材料和少量輔助碳源，制備得到了以氧化硅為主體內含蜂窩狀碳分子管道束連接大量氣孔的結構，在提高性能的同時減少了大量木質材料的使用，節約了原材料成本。實驗結果表明，本專利技術制備得到的碳基浮石的有效孔隙率為35～50％，筒壓強度為0.5～2.8mpa，電導率為3.5～5s/m。
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1.一種碳基浮石的制備方法，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中硅鋁比調配劑為Al4[Si4O10][OH]8，硅鋁比調配劑的純度為95％以上，硅鋁比調配劑的粒徑為200～300目。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中發泡劑為偶氮二甲酰胺和/或聚氨酯，發泡劑為主料質量的0.5～1.5％。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中發泡助劑為碳酸鈣、碳酸氫鈣、三氯化鋁和磷酸酯淀粉中的至少一種，發泡助劑與發泡劑的質量比為1：1。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中保氣劑為硅酸鈉和/或甲基纖維素，保氣劑的水溶液的質量濃度為1～3％。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中發泡的溫度為150～200℃，發泡的時間為30～60min。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中第一燒結的溫度為1000～1200℃，第一燒結的時間為90～120min。
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1.一種碳基浮石的制備方法，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中硅鋁比調配劑為al4[si4o10][oh]8，硅鋁比調配劑的純度為95％以上，硅鋁比調配劑的粒徑為200～300目。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中發泡劑為偶氮二甲酰胺和/或聚氨酯，發泡劑為主料質量的0.5～1.5％。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中發泡助劑為碳酸鈣、碳酸氫鈣、三氯化鋁和磷酸酯淀粉中的至少一種，發泡助劑與發泡劑的質量比為1：1。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中保氣劑為硅酸鈉和/或甲基纖維素，保氣劑的水溶液的質量濃度為...
【專利技術屬性】
技術研發人員：肖安，安黛宗，
申請(專利權)人：深圳務本材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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