申请日2016.05.17
公开(公告)日2016.07.20
IPC分类号C02F1/44; C02F1/28; B01J20/16; B01J20/30
摘要
一种适用于西部干旱农村地区的家用饮水处理装置。采用珍珠岩作为基材，经过珍珠岩预加工、物料混合、浸润、成型、干燥与焙烧工序制作所需形状的微孔陶瓷膜容器;再选用天然凹凸棒土，经过预加工、物料混合、浸润、造粒、干燥与焙烧工序制成所需凹凸棒土颗粒吸附滤料。容器内滤料可以采用单一的凹凸棒土颗粒滤料，也可以采用凹凸棒土与其他滤料如活性炭颗粒等组成的混合滤料。净水时，既可以采用单级处理法，也可以采取二级或者多级处理法。该装置具有结构简单、材料无毒、易于制备、成本低，陶瓷膜容器可反复使用等优点。
权利要求书
1.一种适用于西部干旱农村地区的家用饮水处理装置，其特征在于：采用珍珠岩为基材制作微孔陶瓷膜材料，并加工成所需形状与尺寸的微孔陶瓷膜材料容器，该容器内置石英砂、凹凸棒土颗粒、活性炭颗粒作为滤料;所述滤料是单一滤料，或是凹凸棒土与其他滤料组成的混合滤料。
2.根据权利要求1所述一种适用于西部干旱农村地区的家用饮水处理装置，其特征在于所述微孔陶瓷膜材料容器的制作方法具体包括以下步骤：
第一步.珍珠岩预加工：取珍珠岩，经粉碎、研磨后成粉体，过80目筛;
第二步.物料混合：将珍珠岩粉、海藻酸钠、聚乙二醇和甲基纤维素按照质量比100：(10～15)：(0.4～0.7)：(4～6)的比例充分混合，再滴加适量蒸馏水，同时不断搅拌、揉搓，形成塑性混合材料;
第三步.浸润：将上述塑性混合材料，在密闭湿润环境中静置12～48小时;
第四步.成型：将上述浸润后塑性混合材料置入容器中，压制成所需形状的容器，容器厚度为10～15mm;
第五步.干燥：将所制容器在常温下自然风干;
第六步.焙烧：以0.5～2℃/min速度升温至120℃，接着再以1.5～2.5℃/min速度升温至850～1000℃，保持时间为0～1h，自然冷却至室温。
3.根据权利要求书1所述一种适用于西部干旱农村地区的家用饮水处理装置，其特征在于所述凹凸棒土颗粒吸附滤料的制作方法具体包括以下步骤：
第一步.凹凸棒土预加工：取天然凹凸棒土，用蒸馏水按固液比1∶(5～10)浸泡12～24h，采用搅拌机高速搅拌10～30min后，再静置12～24h，取悬浊液，用自动平衡离心机脱水15～30min，将脱水后的凹凸棒土放入烘箱内，在105±2℃下干燥，再研磨成粉体，过80目筛;
第二步.物料混合：将凹凸棒土、海藻酸钠按照质量比100：(4～9)比例充分混合，再滴加蒸馏水，同时不断搅拌，形成塑性混合材料;
第三步.浸润：将塑性混合材料在密闭湿润环境中静置12～48小时。
第四步.造粒成型：将浸润后塑性混合材料置入造粒机造粒或手工造粒，颗粒粒径2～4mm;
第五步.干燥：将所制颗粒物常温下自然风干;
第六步.焙烧：将风干后颗粒物置于马弗炉中，在600～750℃下，焙烧2～3小时，然后自然冷却，即得所需颗粒吸附滤料。
4.根据权利要求书1所述一种适用于西部干旱农村地区的家用饮水处理装置，其特征在于该装置净化水时，采用单级处理法，或采取二级或者多级处理法。
说明书
一种适用于西部干旱农村地区的家用饮水处理装置
技术领域
本发明属于饮用水处理技术领域。涉及一种适用于经济欠发达的西部干旱农村地区高浊饮用水的家用处理设备。该发明可以去除饮用水中的颗粒物，并对水中重金属等污染物也有一定的去除功能。具体为采用珍珠岩作基材制备微孔陶瓷膜材料并加工成容器，容器内置凹凸棒土颗粒、活性炭等吸附滤料。
背景技术
我国西部干旱区面积辽阔，包含了新疆、甘肃西北部、宁夏、内蒙古西部四个地区。有些地方群众世世代代为水愁，终年为解决吃水奔忙。有水地区，可以通过饮水工程，如最长可达几千公里的露天水渠，将地表水(如黄河水)引到居民区存入地窖，供饮用和农田灌溉。有些地方特别是干旱缺水的山区，地表水系少，地下水资源埋藏不均，有些地区人畜饮水非常困难。为了解决吃水问题，通过降雨蓄集利用技术，利用集雨面将雨水引入地窖，蓄积起来，供人畜饮用。但无论长距离引来地表水，还是蓄积的雨水，通常水质浑浊，地窖里容易滋生细菌微生物等，特别长距离引来的地表水，水质受到沿途污染时有发生。广大群众在饮用前只是经过简单沉淀，便加热烧开直接饮用，饮用水质得不到保证，对广大群众的健康构成了威胁。
常规饮用水浊度的去除，采用的是混凝、沉淀、过滤的工序，但对上述西部干旱农村地区的饮用水是存于地窖中的长距离引来的地表水或雨水，无法集中进行饮用水处理，因而自来水厂的混凝、沉淀、过滤工艺不适用。为了提高沉淀效果可以向水中投加混凝剂，但混凝剂投加量无法根据水质变化进行控制，投加混凝剂虽在一定程度上可有效降低浊度，也存在引入新污染的风险。石英砂过滤技术，需要结构复杂的滤池，不适于分散饮用水处理，对水中其他污染物去除作用有限。
市场上所售饮用水净水器，多采用反渗透膜分离法，虽然可以有效去除水中污染物，但需要一套完备的设备，造价与运行费用均较高，不适用于欠发达的西部干旱农村地区群众高浊饮用水的处理。活性炭是用途最广的水处理吸附剂。它具有高度发达的孔隙结构和巨大的比表面积，在水处理过程中，活性炭有着非常重要的作用。市场所售的活性炭吸附装置主要用来吸附去除水中的有机污染，而不适于高浊水的处理。
目前，尚缺乏简单经济、针对西部干旱农村地区家庭高浊饮用水处理技术。
发明内容
技术问题：本发明设计了一种适用于西部干旱农村地区的家用饮水处理装置，可以使高浊饮用水有效过滤，并可对水中重金属等污染物等进行有效吸附去除。该装置采用珍珠岩制作微孔陶瓷膜材料，并加工成所需形状与尺寸的容器，容器内置凹凸棒土颗粒滤料，或凹凸棒土颗粒、活性炭颗粒等多种滤料。微孔陶瓷膜对水中颗粒物具有良好的过滤效果;颗粒吸附滤料除了起到过滤作用，还可有效吸附去除水中重金属离子等污染物。该反应器具有结构简单、成本低、操作方便、可重复使用等优点。
技术方案：本发明的一种适用于西部干旱农村地区的家用饮水处理装置，采用珍珠岩为基材制作微孔陶瓷膜材料，并加工成所需形状与尺寸的微孔陶瓷膜材料容器，该容器内置石英砂、凹凸棒土颗粒、活性炭颗粒作为滤料;所述滤料是单一滤料，或是凹凸棒土与其他滤料组成的混合滤料。
本发明的陶瓷膜容器可以制作成所需形状尺寸，可以装配单一滤料，也可以装配混合滤料滤料;可采用单级处理模式，也可采用多级处理模式。本发明具体材料制备包括以两个主要部分：
(一).微孔陶瓷膜容器制作
第一步.珍珠岩预加工。取珍珠岩，经粉碎、研磨后成粉体，过80目筛;
第二步.物料混合。将珍珠岩粉、海藻酸钠、聚乙二醇和甲基纤维素按照质量比100：(10～15)：(0.4～0.7)：(4～6)的比例充分混合，再滴加适量蒸馏水，同时不断搅拌、揉搓，形成塑性混合材料;
第三步.浸润。塑性混合材料，在密闭湿润环境中静置12～48小时;
第四步.成型。将浸润后塑性混合材料置入容器中，压制成所需形状的容器，容器厚度通常10～15mm。
第五步.干燥。将所制容器在常温下自然风干。
第六步.焙烧。以0.5～2℃/min速度升温至120℃，接着再以1.5～2.5℃/min速度升温至850～1000℃，保持时间为0～1h，自然冷却至室温。
(二).凹凸棒土颗粒吸附滤料制作
第一步.凹凸棒土预加工。取天然凹凸棒土，用蒸馏水按固液比1∶(5～10)浸泡12～24h，采用搅拌机高速搅拌10～30min后，再静置12～24h，取悬浊液，用自动平衡离心机脱水15～30min，将脱水后的凹凸棒土放入烘箱内，在105±2℃下干燥，再研磨成粉体，过80目筛。
第二步.物料混合。将凹凸棒土、海藻酸钠按照质量比100：(4～9)比例充分混合，再滴加蒸馏水，同时不断搅拌，形成塑性混合材料。
第三步.浸润。塑性混合材料，在密闭湿润环境中静置12～48小时。
第四步.造粒成型。将浸润后塑性混合材料置入造粒机造粒或手工造粒，颗粒粒径2～4mm。
第五步.干燥。将所制颗粒物常温下自然风干。
第六步.焙烧。将风干后颗粒物置于马弗炉中，在600～750℃下，焙烧2～3小时，然后自然冷却，即得所需颗粒吸附滤料。
有益效果：本发明的优点如下：
1.本发明采用耐高温、无毒的珍珠岩和凹凸棒土分别作为制作微孔陶瓷膜容器和颗粒吸附滤料的基材，其他添加剂经高温焙烧后，也不会产生有毒物质，不会对处理后水产生二次污染。
2.本发明的陶瓷膜容器和颗粒吸附滤料的制备和成型工艺简单，操作方便。其中陶瓷膜容器可以清洗后，反复使用，因而使用成本低廉，特别适于经济欠发达农村地区生活饮用水的处理。
3.本发明容器内装配的滤料可以根据所需去除水中污染物的性质进行选择，既可以是均质的凹凸棒土颗粒吸附滤料，也可以是多材料的混合滤料。
4.本发明的陶瓷膜容器可以制作成所需形状尺寸，既可以一个容器单级处理使用，还可以多个容器配合多级处理使用。