本發(fā)明涉及一種改性珊瑚砂用于海島地區(qū)工程用水凈化的方法。
背景技術(shù)：
目前，海水利用所用水源主要是近海岸海水，近岸海水中含有懸浮物、膠體和溶解物質(zhì)，而且還有大量的有機(jī)物、微生物、細(xì)菌、藻類等污染物質(zhì)，容易受到污染。因此，開展海水利用工程的首要步驟是海水凈化。
在海水凈化工藝中，過濾是其中的重要環(huán)節(jié)，是保證出水水質(zhì)的關(guān)鍵工序。近年來，隨著近岸海水污染的加劇，過濾過程中使用的石英砂、無煙煤等傳統(tǒng)濾料，大多只有明顯的除濁效果，由于其表面帶負(fù)電、比表面積小、表面吸附容量低，對海水中的污染物，如氮、磷、有機(jī)物的去除顯得力不從心，已無法滿足海水利用對水質(zhì)的要求，傳統(tǒng)濾料面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。目前，改性濾料在污水處理、給水處理和降水徑流水質(zhì)控制等領(lǐng)域取得進(jìn)展，在制備機(jī)理、吸附機(jī)理等方面取得了一系列的成果，有益于其推廣應(yīng)用。但截止目前，改性劑主要是鐵系、鋁系、鎂系、錳系的氧化物或水合氧化物，以及稀土類金屬化合物，且均處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，對于在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題仍沒有很好的解決。
珊瑚砂為珊瑚蟲死后的產(chǎn)物，礦物成分則為文石或高鎂方解石，堆積密度約900kg/m3，表觀密度約1800kg/m3。珊瑚砂中的孔隙包括顆粒間的外孔隙與顆粒本身的內(nèi)孔隙，孔隙率接近50%。相對其他建筑材料而言，珊瑚砂質(zhì)輕、多孔，在海島上就地取材，將珊瑚砂進(jìn)行改性制備濾料，用于海島工程用水的的凈化，凈化效果好，濾料成本低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改性珊瑚砂用于海島地區(qū)工程用水凈化的方法。
改性珊瑚砂用于海島地區(qū)工程用水凈化的方法，
（1）預(yù)處理：將近海水引致蓄水池，加入所蓄海水總體積1-2.5%質(zhì)量的水不溶性葡聚糖，充分?jǐn)嚢杈鶆?，于常溫自然絮凝沉?-8h；
大分子量的水不溶性葡聚糖，具有吸附和絮凝的功效（在近海海水污染物之間產(chǎn)生架橋功能，加速污染物沉降），同時(shí)，可以吸附重金屬雜質(zhì)和小分子難以絮凝的成分，絮凝預(yù)處理效果好，操作方便；
（2）凈化：步驟（1）預(yù)處理后的近海海水泵入過濾塔，所述過濾塔內(nèi)裝填有改性珊瑚砂填料，預(yù)處理過的近海海水經(jīng)過濾塔內(nèi)的填料吸附凈化，充分去除雜質(zhì)，獲得海島地區(qū)工程用凈化水；
所述改性珊瑚砂填料的加工方法如下：
（a）將珊瑚砂破碎，選取粒徑范圍0.6-0.8mm的珊瑚砂，用海水沖洗去可見雜質(zhì)，曬干備用；
珊瑚砂中的孔隙包括顆粒間的外孔隙與顆粒本身的內(nèi)孔隙，孔隙率接近50%。相對其他材料而言，珊瑚砂質(zhì)輕、多孔，在海島上就地取材，將珊瑚砂進(jìn)行改性制備濾料，用于海島工程用水的的凈化，凈化效果好，濾料成本低，本申請的發(fā)明人試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，采用天然的珊瑚砂可以實(shí)現(xiàn)海水一定程度的凈化，但由于珊瑚砂孔隙率極高且孔徑較大，吸附雜質(zhì)后儲(chǔ)存雜質(zhì)的功能弱，過濾過程中雜質(zhì)極易再次進(jìn)入海水，影響凈化效果，因此，本申請的發(fā)明人對天然的珊瑚砂進(jìn)行改性，以進(jìn)一步提高吸附能力，同時(shí)大大改善儲(chǔ)存雜質(zhì)的能力；
（b）配置改性劑，將磁性有序介孔介質(zhì)、硅藻土和有機(jī)膨潤土混合均勻，加適量凈化水?dāng)嚢杈鶆?，用氫氧化鈉調(diào)ph值至7.5-7.8，獲得改性劑；
（c）將步驟（a）的珊瑚砂投入步驟（b）的改性劑中改性處理，于常溫?cái)嚢杞?-6小時(shí)，浸潤過程中補(bǔ)加氫氧化鈉維持體系ph值7.5-7.8；
（d）步驟（c）改性處理后的珊瑚砂經(jīng)瀝干，于220-280℃高溫焙燒0.5-1h后，冷卻至常溫，即作為填料裝填過濾塔。
磁性有序介孔炭具有巨大的比表面積和豐富的三維孔隙結(jié)構(gòu)，高比表面積有利于雜質(zhì)的吸附儲(chǔ)存，規(guī)整有序的開放性孔道、尺寸可調(diào)的孔徑為反沖洗處理時(shí)雜質(zhì)的脫出提供了路徑；硅藻土具有孔隙度大、吸收性強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，有機(jī)膨潤土具有良好的觸變性、化學(xué)穩(wěn)定性、分散性，加入適量有機(jī)膨潤土攪拌均勻后，即可形成穩(wěn)定的分散料；
將上述三種原料混合均勻形成均勻的分散體系，用于珊瑚砂的改性，浸潤過程中，進(jìn)入珊瑚砂的孔隙內(nèi)，形成大孔（珊瑚砂）內(nèi)套小孔（磁性有序介孔炭或磁性有序介孔鐵酸鎳）的立體孔隙結(jié)構(gòu)，相對于天然珊瑚砂孔隙的無序性，改性后的珊瑚砂孔隙結(jié)構(gòu)有序，大小孔錯(cuò)落有致，用于海水凈化處理，吸附儲(chǔ)存效果好，后續(xù)反沖洗時(shí)也便于雜質(zhì)脫出。
優(yōu)選的，改性劑中磁性有序介孔介質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-1.2%，硅藻土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2-2.5%，有機(jī)膨潤土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8-1.6%。
優(yōu)選的，改性劑中磁性有序介孔介質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0%，硅藻土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.2%，有機(jī)膨潤土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%。
優(yōu)選的，所述磁性有序介孔介質(zhì)為磁性有序介孔炭和/或磁性有序介孔鐵酸鎳。
優(yōu)選的，所述磁性有序介孔介質(zhì)為磁性有序介孔炭和磁性有序介孔鐵酸鎳按質(zhì)量比2:1的混合物。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用三種原料混合均勻形成均勻的分散體系，用于珊瑚砂的改性，浸潤過程中，進(jìn)入珊瑚砂的孔隙內(nèi)，形成大孔（珊瑚砂）內(nèi)套小孔（磁性有序介孔炭或磁性有序介孔鐵酸鎳）的立體孔隙結(jié)構(gòu)，相對于天然珊瑚砂孔隙的無序性，改性后的珊瑚砂孔隙結(jié)構(gòu)有序，大小孔錯(cuò)落有致，用于海水凈化處理，吸附儲(chǔ)存效果好，后續(xù)反沖洗時(shí)也便于雜質(zhì)脫出。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。
實(shí)施例1：
改性珊瑚砂用于舟山某海島工程用水凈化的方法，該海島近海水中有機(jī)物、微生物、細(xì)菌、藻類等污染物質(zhì)含量高，取兩組20ml近海海水用離心機(jī)離心，離心條件4500rpm，1min，離心完畢去除上清液，對殘留固形物稱重，平均固形物含量為1.8mg/20ml，
（1）預(yù)處理：將近海水引致蓄水池，加入所蓄海水總體積1%質(zhì)量的水不溶性葡聚糖，充分?jǐn)嚢杈鶆?，于常溫自然絮凝沉?h；
再次取兩組20ml預(yù)處理后的近海海水用離心機(jī)離心，離心條件4500rpm，1min，離心完畢去除上清液，對殘留固形物稱重，平均固形物含量為0.8mg/20ml，
（2）凈化：步驟（1）預(yù)處理后的近海海水泵入過濾塔，所述過濾塔內(nèi)裝填有改性珊瑚砂填料，預(yù)處理過的近海海水經(jīng)過濾塔內(nèi)的填料吸附凈化，充分去除雜質(zhì)，獲得海島地區(qū)工程用凈化水；
所述改性珊瑚砂填料的加工方法如下：
（a）將珊瑚砂破碎，選取粒徑范圍0.6mm的珊瑚砂，用海水沖洗去可見雜質(zhì)，曬干備用；
（b）配置改性劑，將磁性有序介孔介質(zhì)、硅藻土和有機(jī)膨潤土混合均勻，加適量凈化水?dāng)嚢杈鶆?，用氫氧化鈉調(diào)ph值至7.5，獲得改性劑；
（c）將步驟（a）的珊瑚砂投入步驟（b）的改性劑中改性處理，于常溫?cái)嚢杞?小時(shí)，浸潤過程中補(bǔ)加氫氧化鈉維持體系ph值7.5；
（d）步驟（c）改性處理后的珊瑚砂經(jīng)瀝干，于220℃高溫焙燒1h后，冷卻至常溫，即作為填料裝填過濾塔；
本實(shí)施例中，步驟（b）改性劑中磁性有序介孔介質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，硅藻土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，有機(jī)膨潤土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%，所述磁性有序介孔介質(zhì)為磁性有序介孔炭。
再次取兩組20ml凈化后的近海海水用離心機(jī)離心，離心條件4500rpm，1min，離心完畢去除上清液，對殘留固形物稱重，平均固形物含量為0.02mg/20ml，雜質(zhì)基本除去徹底。
實(shí)施例2：
改性珊瑚砂用于海南某海島工程用水凈化的方法，該海島近海水中有機(jī)物、微生物、細(xì)菌、藻類等污染物質(zhì)含量高，取兩組20ml近海海水用離心機(jī)離心，離心條件4500rpm，1min，離心完畢去除上清液，對殘留固形物稱重，平均固形物含量為2.8mg/20ml，
（1）預(yù)處理：將近海水引致蓄水池，加入所蓄海水總體積2.5%質(zhì)量的水不溶性葡聚糖，充分?jǐn)嚢杈鶆颍诔刈匀恍跄两?h；
再次取兩組20ml預(yù)處理后的近海海水用離心機(jī)離心，離心條件4500rpm，1min，離心完畢去除上清液，對殘留固形物稱重，平均固形物含量為1.5mg/20ml，
（2）凈化：步驟（1）預(yù)處理后的近海海水泵入過濾塔，所述過濾塔內(nèi)裝填有改性珊瑚砂填料，預(yù)處理過的近海海水經(jīng)過濾塔內(nèi)的填料吸附凈化，充分去除雜質(zhì)，獲得海島地區(qū)工程用凈化水；
所述改性珊瑚砂填料的加工方法如下：
（a）將珊瑚砂破碎，選取粒徑范圍0.8mm的珊瑚砂，用海水沖洗去可見雜質(zhì)，曬干備用；
（b）配置改性劑，將磁性有序介孔介質(zhì)、硅藻土和有機(jī)膨潤土混合均勻，加適量凈化水?dāng)嚢杈鶆?，用氫氧化鈉調(diào)ph值至7.8，獲得改性劑；
（c）將步驟（a）的珊瑚砂投入步驟（b）的改性劑中改性處理，于常溫?cái)嚢杞?-6小時(shí)，浸潤過程中補(bǔ)加氫氧化鈉維持體系ph值7.8；
（d）步驟（c）改性處理后的珊瑚砂經(jīng)瀝干，于220℃高溫焙燒0.5h后，冷卻至常溫，即作為填料裝填過濾塔；
本實(shí)施例中，步驟（b）改性劑中磁性有序介孔介質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%，硅藻土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，有機(jī)膨潤土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%，所述磁性有序介孔介質(zhì)為磁性有序介孔鐵酸鎳。
再次取兩組20ml凈化后的近海海水用離心機(jī)離心，離心條件4500rpm，1min，離心完畢去除上清液，對殘留固形物稱重，平均固形物含量為0.05mg/20ml，雜質(zhì)基本除去徹底。
實(shí)施例3：
改性珊瑚砂用于青島某海島工程用水凈化的方法，該海島近海水中有機(jī)物、微生物、細(xì)菌、藻類等污染物質(zhì)含量高，取兩組20ml近海海水用離心機(jī)離心，離心條件4500rpm，1min，離心完畢去除上清液，對殘留固形物稱重，平均固形物含量為2.2mg/20ml，
（1）預(yù)處理：將近海水引致蓄水池，加入所蓄海水總體積1.8%質(zhì)量的水不溶性葡聚糖，充分?jǐn)嚢杈鶆?，于常溫自然絮凝沉?h；
再次取兩組20ml預(yù)處理后的近海海水用離心機(jī)離心，離心條件4500rpm，1min，離心完畢去除上清液，對殘留固形物稱重，平均固形物含量為1.0mg/20ml，
（2）凈化：步驟（1）預(yù)處理后的近海海水泵入過濾塔，所述過濾塔內(nèi)裝填有改性珊瑚砂填料，預(yù)處理過的近海海水經(jīng)過濾塔內(nèi)的填料吸附凈化，充分去除雜質(zhì)，獲得海島地區(qū)工程用凈化水；
所述改性珊瑚砂填料的加工方法如下：
（a）將珊瑚砂破碎，選取粒徑范圍0.7mm的珊瑚砂，用海水沖洗去可見雜質(zhì)，曬干備用；
（b）配置改性劑，將磁性有序介孔介質(zhì)、硅藻土和有機(jī)膨潤土混合均勻，加適量凈化水?dāng)嚢杈鶆颍脷溲趸c調(diào)ph值至7.6，獲得改性劑；
（c）將步驟（a）的珊瑚砂投入步驟（b）的改性劑中改性處理，于常溫?cái)嚢杞?-6小時(shí)，浸潤過程中補(bǔ)加氫氧化鈉維持體系ph值7.6；
（d）步驟（c）改性處理后的珊瑚砂經(jīng)瀝干，于250℃高溫焙燒0.5h后，冷卻至常溫，即作為填料裝填過濾塔；
本實(shí)施例中，步驟（b）改性劑中磁性有序介孔介質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%，硅藻土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.2%，有機(jī)膨潤土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%，所述磁性有序介孔介質(zhì)為磁性有序介孔炭和磁性有序介孔鐵酸鎳按質(zhì)量比2:1的混合物。
再次取兩組20ml凈化后的近海海水用離心機(jī)離心，離心條件4500rpm，1min，離心完畢去除上清液，對殘留固形物稱重，平均固形物含量為0.032mg/20ml，雜質(zhì)基本除去徹底。
對比例1：
基本操作通實(shí)施例1，不同之處是填料采用現(xiàn)有的石英砂；
取兩組20ml凈化后的近海海水用離心機(jī)離心，離心條件4500rpm，1min，離心完畢去除上清液，對殘留固形物稱重，平均固形物含量為0.2mg/20ml，雜質(zhì)去除效果比實(shí)施例1差近9倍。
對比例2：
基本操作同實(shí)施例2，不同之處是填料采用天然的珊瑚砂。
取兩組20ml凈化后的近海海水用離心機(jī)離心，離心條件4500rpm，1min，離心完畢去除上清液，對殘留固形物稱重，平均固形物含量為0.8mg/20ml，雜質(zhì)去除效果比實(shí)施例1差近15倍。
測定實(shí)施例1-3和對比例1-2凈化后的近海海水中磷酸鹽、toc、氨氮、濁度的去除率，試驗(yàn)結(jié)果表明：
實(shí)施例1-3的平均去除率如下：磷酸鹽94.8%，toc97.2%，氨氮98.3%，濁度99.6%；
對比例1的平均去除率如下：磷酸鹽78.8%，toc87.2%，氨氮78.3%，濁度83.6%。
對比例1的平均去除率如下：磷酸鹽75.2%，toc82.2%，氨氮75.3%，濁度84.0%。
以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。