礦物復(fù)合物材料及其在污水處理中的應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦物復(fù)合物材料及其在污水處理中的應(yīng)用。該礦物復(fù)合物材料由花崗巖、玄武巖、橄欖巖、粘土礦物、水、無機(jī)酸組成。各組分的重量份數(shù)為：花崗巖10～20份、玄武巖8～18份、橄欖巖8～18份、粘土礦物10～20份、水5～15份、無機(jī)酸0.5～8份。將所述各組分粉碎后混合；加入濃鹽酸或者濃硫酸，使各組分溶解；加入水?dāng)嚢璩浞秩芙猓混o置，過濾除去殘?jiān)粗频盟龅V物復(fù)合物材料。本發(fā)明所述的礦物復(fù)合物材料可用于去除污水中的氟元素、六價(jià)鉻元素以及鉛元素，還可降低污水中的TOC和BOD含量。
【專利說明】
礦物復(fù)合物材料及其在污水處理中的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及礦物復(fù)合物材料及其在污水處理中的應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國內(nèi)外治理污水的方法一般可分為物理處理法、化學(xué)處理法和生物處理法。 物理處理法中，一般通過過濾和凝集劑，除去所浮游上來的懸濁物質(zhì)，通常用到的凝集劑 有硫酸鋁、聚鹽鋁、硫酸第一鐵、硫酸第二鐵、鹽化第二鐵等無機(jī)凝集劑和陽離子系、陰離子 系、非離子系的高分子凝集劑。然而，這些凝集劑雖然可以使懸濁物質(zhì)凝集和沉淀，但是無 法除去溶解性污染物質(zhì)。一般采用生物處理法例如活性污泥法、散水濾床法或厭氧性消化 法等微生物處理，去除溶解性污染物質(zhì)。
[0003] 利用微生物除去溶解性污染物質(zhì)時(shí)，必須要適度的調(diào)節(jié)PH、溫度、氧濃度等各個(gè)條 件。還有，因?yàn)槲廴疚镔|(zhì)里含有的有機(jī)物自體是微生物生存所不可缺少的養(yǎng)分，所以必須要 有一定適度的量。量不能過多，太少微生物也不可以生存。并且，鹽分和油分多的污水，微 生物是很難以生存的，所以前處理是非常必要的。
[0004] 為了維持各個(gè)條件，微生物的處理過程中，必須要設(shè)置調(diào)整槽、增氧槽、沉淀槽、污 泥返送系統(tǒng)、消化槽、反消化槽等各式各樣的的設(shè)備。因此，所產(chǎn)生的問題是，不僅需要一個(gè) 寬廣的地基，而且狹窄的土地和原有的工場(chǎng)地基內(nèi)的設(shè)置是很困難的，并且設(shè)備投資、勞務(wù) 費(fèi)、光熱費(fèi)等的成本都要有很大的花費(fèi)。目前，污水處理的多數(shù)技術(shù)普遍存在設(shè)備復(fù)雜、成 本高等不利因素，難以推廣應(yīng)用。
[0005] 開發(fā)利用來源于地質(zhì)體表面和礦山廢棄物中價(jià)格低且容易加工的天然礦物材料 處理廢水，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，且無二次污染，有的礦物材料還能再利用，在大規(guī)模污水處 理中成本低、效果好，正在引起國內(nèi)外各界的關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是，提供一種礦物復(fù)合物材料及其在污水處理中的應(yīng)用，主要解決 現(xiàn)有的污水處理技術(shù)普遍存在設(shè)備復(fù)雜、成本高、存在二次污染等的技術(shù)問題。
[0007] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：
[0008] -種礦物復(fù)合物材料，該礦物復(fù)合物材料由以下組分組成：花崗巖、玄武巖、橄欖 巖、粘土礦物、水、無機(jī)酸。
[0009] 優(yōu)選地，所述礦物復(fù)合物材料由以下重量份數(shù)的組分組成：花崗巖10~20份、玄 武巖8~18份、橄欖巖8~18份、粘土礦物10~20份、水5~15份、無機(jī)酸0. 5~8份。
[0010] 優(yōu)選地，所述礦物復(fù)合物材料由以下重量份數(shù)的組分組成：花崗巖15份、玄武巖 12. 5份、橄欖巖12. 5份、粘土礦物15份、水10份、無機(jī)酸4份。
[0011] 本發(fā)明的花崗巖，在地域上是一些分布比較廣泛的巖石，也叫做御影石，是深成巖 的一種。主要成分是石英和長石。肉眼可以看到結(jié)晶的粒狀組織。除了石英和長石外，還 含有少量的云母、皓石、磷灰石、磁鐵礦、鈦鐵礦、鈦石等。
[0012] 本發(fā)明的玄武巖，在地域上是一些分布一般的巖石，也是火山巖的一種，含有 45%~52%的Si0 2，有著斑狀組織，肉眼看是黑的顏色。成分主要含有有色礦物的輝石、橄 欖石和無色礦物的斜長石。
[0013] 本發(fā)明的橄欖石，是構(gòu)成地幔上的一種巖石，也是深成巖的一種，它缺乏了 3102成 分，含有很多的橄欖石，也含有其它成分的斜方輝石、單斜輝石等。
[0014] 本發(fā)明的粘土礦物，是構(gòu)成粘土的礦物質(zhì)，主要成分是層狀硅酸鹽礦物，還含有粘 土粒徑的方解石、苦灰石、長石類、石英、沸石類等的礦物。
[0015] 優(yōu)選地，本發(fā)明中的無機(jī)酸采用濃硫酸或濃鹽酸。所述濃鹽酸是指36%~38%的 鹽酸，所述濃硫酸是指大于或等于70%的硫酸溶液。
[0016] 作為另一種優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的無機(jī)酸也可以采用稀酸溶液，若采用稀酸溶 液，則該無機(jī)酸的pH值需要在0. 1-1之間。如果無機(jī)酸的pH值大于1，巖石以及粘土礦物 很難溶解出較多的礦物質(zhì)。另外，向礦物巖石直接注入濃硫酸再用水稀釋能夠更有效率的 溶解出礦物質(zhì)。
[0017] 本發(fā)明還提供了所述的礦物復(fù)合物材料的制備方法，該方法包括如下步驟：
[0018] 步驟1，稱取花崗巖、玄武巖、橄欖巖以及粘土礦物，粉碎后混合；
[0019] 步驟2,向前述粉碎后的混合物加入無機(jī)酸，使礦物中的成分溶解；
[0020] 步驟3,向前述加入無機(jī)酸后的混合物中加入水，攪拌使各礦物組分充分溶解； [0021 ] 步驟4,靜置，過濾除去殘?jiān)?，制備獲得所述礦物復(fù)合物材料。
[0022] 優(yōu)選地，上述制備方法中的無機(jī)酸采用濃硫酸或濃鹽酸。所述濃鹽酸是指36%~ 38 %的鹽酸，所述濃硫酸是指大于或等于70 %的硫酸溶液。
[0023] 作為另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所采用的無機(jī)酸也可以采用稀酸溶液，若采用稀酸溶 液，則該無機(jī)酸的pH值需要在0. 1-1之間。
[0024] 優(yōu)選地，所述步驟1中各組分粉碎成小于1cm的粒狀。
[0025] 本發(fā)明還提供了所述的礦物復(fù)合物材料在污水處理中的應(yīng)用。
[0026] 所述礦物復(fù)合物材料可用于去除污水中的氟元素、六價(jià)鉻元素以及鉛元素。
[0027] 另外，所述礦物復(fù)合物材料還能夠用于降低污水中的T0C和B0D含量。
[0028] 本發(fā)明還提供了所述的礦物復(fù)合物材料對(duì)污水凈化處理的方法，該方法為包括如 下步驟：
[0029] 步驟1，向污水中加入lOOppm~500ppm的礦物質(zhì)溶液，攪拌；
[0030] 步驟2，向前述溶液中加入消石灰，以中和溶液中的酸；
[0031] 步驟3,前述酸中和后的溶液進(jìn)入沉降槽中進(jìn)行沉降、過濾分離沉降物。
[0032] 優(yōu)選地，所述步驟3中可以通過加入高分子凝集劑促進(jìn)溶液的凝集和沉降。
[0033] 所述向污水中加入lOOppm~500ppm的礦物質(zhì)溶液，是表示1kg的污水中加入 100~500mg的礦物質(zhì)溶液。
[0034] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
[0035] 1、本發(fā)明的礦物復(fù)合物材料是將多種巖石及粘土中的成分溶解出來的一種復(fù)合 礦物質(zhì)溶液。該礦物復(fù)合物材料對(duì)污水進(jìn)行凈化處理時(shí)，不僅可以去除污水中的懸濁物質(zhì)， 而且可以去除污水中的溶解性污染物質(zhì)以及溶解性有機(jī)物和重金屬。另外，本發(fā)明所提供 的污水凈化處理方式設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、可在很狹小的空間范圍進(jìn)行操作，對(duì)環(huán)境也沒任何 的污染負(fù)擔(dān)。
[0036] 2、本發(fā)明的礦物復(fù)合物材料含有豐富的鐵，鈣，鎂，鈉，鉀等礦物質(zhì)。根據(jù)所采用的 礦物巖石種類的不同，相應(yīng)的溶解液機(jī)能也不相同。例如，花崗巖是有生理活性作用的，玄 武巖是界面活性作用的，橄欖巖是對(duì)水質(zhì)凈化起著很大效果。在污水中添加本發(fā)明的礦物 質(zhì)溶液，水中的溶解氧會(huì)變成活性氧，使污水中的溶解性有機(jī)物氧化后，通過含有的礦物質(zhì) 之間相互的作用，就可以改變?nèi)芙庑杂袡C(jī)物的分子構(gòu)造，析出不溶解性的鹽類。因此，本發(fā) 明的礦物質(zhì)溶液添加到污水中后，讓懸濁物質(zhì)凝集沉淀的同時(shí)，會(huì)使污水中的溶解性有機(jī) 物或不溶解性物質(zhì)發(fā)生變化，也可使之凝集和沉淀。然后通過過濾，不僅可以除去污水中的 懸濁物質(zhì)，也可除去污水中的溶解性有機(jī)物。
[0037] 3、液體中的水，并不是水分子單獨(dú)的集合體，而是分子間氫的結(jié)合。水中的分子 以分子團(tuán)的形式存在，水分子相互間以氫鍵締結(jié)而成，水分子締合在一起，一般稱為水分子 簇。平時(shí)所喝的水（如自來水、礦泉水），一般都是由13-26個(gè)以上的單分子組成的"大分 子團(tuán)水簇"，活性較差。由3-6個(gè)水分子締結(jié)而成的小分子團(tuán)水。世衛(wèi)組織提出優(yōu)質(zhì)飲用水 的七條標(biāo)準(zhǔn)中就有一條是："分子團(tuán)小的水，溶解力和滲透力強(qiáng)"。本發(fā)明的礦物復(fù)合物材料 添加入水中后，和不添加情況相對(duì)比，水的分子團(tuán)會(huì)變小，說明水活性變好、水質(zhì)變優(yōu)。
[0038] 4、本發(fā)明的礦物復(fù)合物材料進(jìn)行污水凈化處理時(shí)，與微生物處理方法相比，不需 要有嚴(yán)密的溫度和氧量的管理，也不需要在微生物處理里所不可缺少的各種設(shè)備。
【附圖說明】
[0039] 圖1是本發(fā)明中利用礦物復(fù)合物材料對(duì)污水進(jìn)行凈化處理的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。以下采用的試劑材料如未特 別說明，均為商業(yè)化產(chǎn)品。
[0041] 參見圖1，該圖展示了采用本發(fā)明的礦物復(fù)合物材料進(jìn)行污水凈化處理的示意圖。 如圖所示，反應(yīng)槽1中盛裝有污水，向污水中添加 lOOppm~500ppm的礦物質(zhì)溶液，用攪拌 器6進(jìn)行攪拌，充分反應(yīng)，一般反應(yīng)10~15分鐘；反應(yīng)后的污水溶液進(jìn)入中和槽2,向中和 槽2中加入消石灰，用攪拌器6充分?jǐn)嚢枰灾泻腿芤褐械乃?，所述消石灰的加入量根?jù)溶液 中的酸量確定，使得溶液中的酸完全中和即可。中和酸后的污水溶液進(jìn)入沉降槽3進(jìn)行沉 降，在沉降槽3中還可加入高分子凝集劑、攪拌器6攪拌充分混合，然后靜置，使溶液凝集和 沉降。沉降后的溶液進(jìn)入過濾池4,進(jìn)行分離過濾，過濾后的水體進(jìn)入蓄水槽5,即完成污水 的凈化處理過程。蓄水槽5中處理后的水可放流用于其它用途。
[0042] 實(shí)施例1
[0043] 1，礦物復(fù)合物材料的配制
[0044] 采集花崗巖，玄武巖，橄欖巖以及粘土礦物。將花崗巖、玄武巖、橄欖巖以及粘土礦 物粉碎后，調(diào)制成lcm的粒狀。分別稱取調(diào)制成粒狀的花崗巖15kg、玄武巖12. 5kg、橄欖巖 12. 5kg、以及粘土礦物15kg ;然后注入4kg的99 %濃硫酸，巖石以及粘土礦物中含有的成分 被溶解出來；接著，再加入l〇kg的水進(jìn)行反復(fù)的攪拌，使巖石及粘土中的成分充分溶解出 來。然后靜置幾日后，將沉淀的殘?jiān)鼜乃芤褐羞^濾分離，即得到礦物復(fù)合物材料。
[0045] 上述配制的礦物復(fù)合物材料，用純水稀釋1000倍后，用ICP發(fā)光分析裝置VISTA MP-X，根據(jù)ICP發(fā)光分析法，對(duì)礦物復(fù)合物材料中的金屬成分進(jìn)行定量分析。關(guān)于鉀和銣 (Rb)，用原子吸光分析裝置Z-5000,可根據(jù)原子吸光光度法進(jìn)行分析。稀釋后各金屬元素濃 度如表1所示。
[0046] 表1，礦物復(fù)合物材料中的元素含量
[0047]
[0048] 2,水分子簇的半差值（半值寬度或半峰寬）
[0049] 在下水道水里添加 lOOppm上述配置的礦物復(fù)合物材料，添加前和添加后水分子 簇半差值用電子自旋共鳴測(cè)定裝置測(cè)定后，添加前是132Hz，添加后74Hz。
[0050] 上述結(jié)果表明水體中添加本發(fā)明的礦物復(fù)合物材料后，水分子簇（也叫水分子 團(tuán)）變小。世衛(wèi)組織提出優(yōu)質(zhì)飲用水的七條標(biāo)準(zhǔn)中就有一條是："分子團(tuán)小的水，溶解力和 滲透力強(qiáng)"。本發(fā)明的礦物復(fù)合物材料添加入水中后，和不添加情況相對(duì)比，水的分子團(tuán)變 小，說明水活性變好、水質(zhì)變優(yōu)。
[0051 ] 3,礦物復(fù)合物材料對(duì)重金屬的去除效果
[0052] 向重金屬的溶液中，添加上述配制的lOOppm的礦物復(fù)合物材料，攪拌后用過濾器 過濾。處理前和處理后的重金屬濃度分析結(jié)果參見表2。
[0053] 表2礦物復(fù)合物材料處理前后的重金屬含量分析
[0054]
[0055] 從表2可以看出：所述礦物復(fù)合物材料可有效去除污水中的氟元素、六價(jià)鉻元素 以及鉛元素。
[0056] 4,礦物復(fù)合物材料對(duì)溶解性有機(jī)物的去除效果
[0057] 向污水中添加 lOOppm的礦物復(fù)合物材料，攪拌后用過濾器過濾。處理后的T0C和 B0D值有很大的降低。該結(jié)果表明，本發(fā)明的礦物復(fù)合物材料對(duì)污水中溶解性有機(jī)物有良好 的去除效果。
[0058] 本發(fā)明的礦物復(fù)合物材料，不僅可以去除污水中的污染物質(zhì)，也可以對(duì)染色廢水 中著色溶液進(jìn)行脫色以及具有廁所和垃圾等的除臭、殺菌作用。
[0059] 本發(fā)明的礦物復(fù)合物材料中各組分之間的重量配比可在一定范圍內(nèi)變化，均可實(shí) 現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)效果。例如，以下配比范圍均可行：花崗巖10~20份、玄武巖8~18份、橄 欖巖8~18份、粘土礦物10~20份、水5~15份、無機(jī)酸0. 5~8份。
[0060] 上述僅為本發(fā)明的部分優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明并不僅限于實(shí)施例的內(nèi)容。對(duì)于本領(lǐng) 域中的技術(shù)人員來說，在本發(fā)明技術(shù)方案的構(gòu)思范圍內(nèi)可以有各種變化和更改，所作的任 何變化和更改，均在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種礦物復(fù)合物材料，其特征在于，該礦物復(fù)合物材料由以下組分組成：花崗巖、玄 武巖、橄欖巖、粘土礦物、水、無機(jī)酸。2. 如權(quán)利要求1所述的礦物復(fù)合物材料，其特征在于，所述礦物復(fù)合物材料由以下重 量份數(shù)的組分組成：花崗巖10~20份、玄武巖8~18份、橄欖巖8~18份、粘土礦物10~ 20份、水5~15份、無機(jī)酸1~8份。3. 如權(quán)利要求1所述的礦物復(fù)合物材料，其特征在于，所述礦物復(fù)合物材料由以下重 量份數(shù)的組分組成：花崗巖15份、玄武巖12. 5份、橄欖巖12. 5份、粘土礦物15份、水10份、 無機(jī)酸4份。4. 如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的礦物復(fù)合物材料，其特征在于：所述無機(jī)酸為濃硫酸 或濃鹽酸。5. 權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的礦物復(fù)合物材料的制備方法，該方法包括如下步驟： 步驟1，稱取花崗巖、玄武巖、橄欖巖以及粘土礦物，粉碎后混合； 步驟2,向前述粉碎后的混合物加入無機(jī)酸，使礦物中的成分溶解； 步驟3,向前述加入無機(jī)酸后的混合物中加入水，攪拌使各礦物組分充分溶解； 步驟4,靜置，過濾除去殘?jiān)苽浍@得所述礦物復(fù)合物材料。6. 權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的礦物復(fù)合物材料在污水處理中的應(yīng)用。7. 權(quán)利要求6所述的礦物復(fù)合物材料在污水處理中的應(yīng)用，其特征在于：所述礦物復(fù) 合物材料用于去除污水中的氟元素、六價(jià)鉻元素以及鉛元素。8. 權(quán)利要求6所述的礦物復(fù)合物材料在污水處理中的應(yīng)用，其特征在于：所述礦物復(fù) 合物材料用于降低污水中的TOC和BOD含量。9. 權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的礦物復(fù)合物材料對(duì)污水凈化處理的方法，該方法為包括 如下步驟： 步驟1，向污水中加入lOOppm~500ppm的礦物質(zhì)溶液，攪拌； 步驟2,向前述溶液中加入消石灰，以中和溶液中的酸； 步驟3,前述酸中和后的溶液進(jìn)入沉降槽中進(jìn)行沉降、過濾分離沉降物。10. 權(quán)利要求9所述的礦物復(fù)合物材料對(duì)污水凈化處理的方法，其特征在于：所述步驟 3中通過加入高分子凝集劑促進(jìn)溶液的凝集和沉降。
【文檔編號(hào)】C02F1/58GK105984925SQ201510070145
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月10日
【發(fā)明人】吳書文, 澤井正和
【申請(qǐng)人】吳書文