申请日2017.09.30
公开(公告)日2018.02.09
IPC分类号B01J20/20; B01J20/10; B01J20/04; B01J20/28; B01J20/30; C02F1/00; C02F1/28
摘要
本发明公开了一种用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物。它包括钢厂废渣、生石灰及活性炭;所述钢厂废渣的用量为40‑90重量份、生石灰的用量为1‑20重量份、活性炭的用量为1‑20份。具有节能减排、环保，用价格低廉的原材料制备具有处理污水功能的环保材料，能实现资环的回收再利用，能改善水资源的优点。本发明还公开了制备用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物的方法。
权利要求书
1.用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物，其特征在于：包括钢厂废渣、生石灰及活性炭;所述钢厂废渣的用量为40-90重量份、生石灰的用量为1-20重量份、活性炭的用量为1-20份。
2.根据权利要求1所述的用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物，其特征在于：还包括鸡蛋壳。
3.根据权利要求2所述的用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物，其特征在于：由钢厂废渣、生石灰、活性炭、鸡蛋壳组成;所述钢厂废渣的用量为40-90重量份、生石灰的用量为1-20重量份、活性炭的用量为1-20份;鸡蛋壳的用量为1-10重量份。
4.根据权利要求3所述的用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物，其特征在于：所述钢厂废渣的用量为50-80重量份、生石灰的用量为5-20重量份、活性炭的用量为5-20份;鸡蛋壳的用量为2-9重量份。
5.根据权利要求4所述的用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物，其特征在于：所述钢厂废渣的用量为65-75重量份、生石灰的用量为10-18重量份、活性炭的用量为10-20份;鸡蛋壳的用量为2-8重量份。
6.根据权利要求5所述的用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物，其特征在于：所述钢厂废渣的用量为68-72重量份、生石灰的用量为14-16重量份、活性炭的用量为16-18份;鸡蛋壳的用量为5-7重量份。
7.根据权利要求6所述的用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物，其特征在于：所述钢厂废渣的用量为70重量份、生石灰的用量为15重量份、活性炭的用量为17份;鸡蛋壳的用量为6重量份。
8.根据权利要求7所述的用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物，其特征在于：钢厂废渣的玻璃体含量大于或等于85%，比表面积大于或等于400m2/kg。
9.制备权利要求1至8中任一项权利要求所述的用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将所述重量分数的钢厂废渣、生石灰、活性炭、鸡蛋壳混合后粉碎、过80-100目目筛，将过80-100目目筛的混合物放入混合机中混合后，加入适量水混合均匀;
步骤2：将步骤1中的混合物放入成球机中压制成球，成球机的压力为200-300兆帕，温度为室温;
步骤3：将球形混合物放入烘干机中烘干，烘干温度为在150-200℃、常压，得到用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物。
10.根据权利要求9所述的制备用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物的方法，其特征在于：步骤2中，压制成球的混合物直径为2-4cm;步骤3制得的用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物的吸附率为50-80%，密度小于1.0g/cm3，吸湿率大于或等于50%。
说明书
用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢厂废渣的再次利用，更具体地说它是用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物。本发明还涉及制备用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物的方法。
背景技术
钢厂废渣是钢厂生产后产生的废渣，每年我国钢厂有大量的废渣产生，这些废渣一部分被用作水泥添加剂，钢厂中的矿渣作为水泥中的添加剂，可以提高水泥的改善混凝土的密实性、抗渗性、耐蚀性，且大幅度提高混凝土的后期强度，从而显著提高混凝土的耐久性，但仍有大量废渣被堆积起来或被当作垃圾处理，浪费资源且污染环境。
现有的污水处理中采用前处理也称为预处理技术，常用的有格栅或格网、调节池、沉砂池、初沉池等，这些处理方式在处理过程一般要经过几个层级才能完成预处理，操作复杂，处理效果并不理想，仅仅是将大颗粒的悬浮物过滤，且不能去除污水的气味。
生石灰，主要成分为氧化钙，通常制法为将主要成分为碳酸钙的天然岩石，在高温下煅烧，即可分解生成二氧化碳以及氧化钙(化学式：CaO，即生石灰，又称云石);生石灰是采用化学吸收法除去水蒸气的常用干燥剂，也用于钢铁、农药、医药、干燥剂、制革及醇的脱水等;特别适用于膨化食品、香菇、木耳等土特产，以及仪表仪器、医药、服饰、电子电讯、皮革、纺织等行业的产品;可作填充剂，例如：用作环氧胶黏剂的填充剂;用作分析试剂，气体分析时用作二氧化碳、二氧化硫吸收剂，光谱分析试剂，高纯试剂用于半导体生产中的外延、扩散工序，实验室氨气的干燥及醇类脱水等;用作原料，可制造电石、纯碱、漂白粉等，也用于制革、废水净化，氢氧化钙及各种钙化合物;可用作建筑材料、冶金助熔剂，水泥速凝剂，荧光粉的助熔剂;可用作植物油脱色剂，药物载体，土壤改良剂和钙肥;还可用于耐火材料、干燥剂;可配制农机1、2号胶和水下环氧胶黏剂，还用作与2402树脂预反应的反应剂;可用于酸性废水处理及污泥调质;还可用作锅炉停用保护剂，利用石灰的吸湿能力，使锅炉水汽系统的金属表面保持干燥，防止腐蚀，适用于低压、中压、小容量汽包锅炉的长期停用保护。
活性炭，是黑色粉末状或块状、颗粒状、蜂窝状的无定形碳，也有排列规整的晶体碳;活性炭中除碳元素外，还包含两类掺和物：一类是化学结合的元素，主要是氧和氢，这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中，或者在活化过程中，外来的非碳元素与活性炭表面化学结合;另一类掺和物是灰分，它是活性炭的无机部分，灰分在活性碳中易造成二次污染。活性炭由于具有较强的吸附性，广泛应用于生产、生活中;活性炭材料是经过加工处理所得的无定形碳，具有很大的比表面积，对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有良好的吸附能力;活性炭材料的化学性质稳定，机械强度高，耐酸、耐碱、耐热，不溶于水与有机溶剂，可以再生使用;活性炭过滤器是将水中悬浮状态的污染物进行截留的过程，被截留的悬浮物充塞于活性炭间的空隙;滤层孔隙尺度以及孔隙率的大小，随活性炭料粒度的加大而增大。即活性炭粒度越粗，可容纳悬浮物的空间越大。其表现为过滤能力增强，纳污能力增加，截污量增大;同时，活性炭滤层孔隙越大，水中悬浮物越能被更深地输送至下一层活性炭滤层，在有足够保护厚度的条件下，悬浮物可以更多地被截留，使中下层滤层更好地发挥截留作用，机组截污量增加;活性炭所具有的对悬浮物的截留能力来自活性炭所提供的表面积;流速低时，机组的过滤能力主要地来自活性炭的筛除作用，而流速快时，过滤能力来自活性炭颗粒表面的吸附作用，在过滤过程中活性炭所提供的颗粒表面积越大，对水中悬浮物的附着力越强。根据吸附过程中活性炭分子和污染物分子之间作用力的不同，可将吸附分为两大类：物理吸附和化学吸附(又称活性吸附);在吸附过程中，当活性炭分子和污染物分子之间的作用力是范德华力(或静电引力)时称为物理吸附;当活性炭分子和污染物分子之间的作用力是化学键时称为化学吸附。物理吸附的吸附强度主要与活性炭的物理性质有关，与活性炭的化学性质基本无关;由于范德华力较弱，对污染物分子的结构影响不大，这种力与分子间内聚力一样，故可把物理吸附类比为凝聚现象;物理吸附时污染物的化学性质仍然保持不变;由于化学键强，对污染物分子的结构影响较大，故可把化学吸附看做化学反应，是污染物与活性炭间化学作用的结果;化学吸附一般包含电子对共享或电子转移，而不是简单的微扰或弱极化作用，是不可逆的化学反应过程;吸附过程是污染物分子被吸附到固体表面的过程，分子的自由能会降低，因此，吸附过程是放热过程，所放出的热称为该污染物在此固体表面上的吸附热;由于物理吸附和化学吸附的作用力不同，它们在吸附热、吸附速率、吸附活化能、吸附温度、选择性、吸附层数和吸附光谱等方面表现出一定的差异;活性炭吸附技术在国内用于医药、化工和食品等工业的精制和脱色已有多年历史;20世纪70年代开始用于工业废水处理;生产实践表明，活性炭对水中微量有机污染物具有卓越的吸附性，它对纺织印染、染料化工、食品加工和有机化工等工业废水都有良好的吸附效果;一般情况下，对废水中以BOD、COD等综合指标表示的有机物，如合成染料、表面性剂、酚类、苯类、有机氯、农药和石油化工产品等，都有独特的去除能力;所以，活性炭吸附法已逐步成为工业废水二级或三级处理的主要方法之一;吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的缓慢作用过程。吸附是一种界面现象，其与表面张力、表面能的变化有关。引起吸附的推动能力有两种，一种是溶剂水对疏水物质的排斥力，另一种是固体对溶质的亲和吸引力。废水处理中的吸附，多数是这两种力综合作用的结果;活性炭的比表面积和孔隙结构直接影响其吸附能力，在选择活性炭时，应根据废水的水质通过试验确定;对印染废水宜选择过渡孔发达的炭种;此外，灰分也有影响，灰分愈小，吸附性能愈好;吸附质分子的大小与炭孔隙直径愈接近，愈容易被吸附;吸附质浓度对活性炭吸附量也有影响;在一定浓度范围内，吸附量是随吸附质浓度的增大而增加的;另外，水温和pH值也有影响。吸附量随水温的升高而减少;活性炭吸附法是利用多孔性的活性炭，使水中一种或多种物质被吸附在活性炭表面而去除的方法，去除对象包括溶解性的有机物质，合成洗涤剂、微生物、病毒和一定量的重金属，并能够脱色、除臭、空气净化。
目前地球上的水环境危机(由于“水质”的改变而引发的危机)日益严重,给人类的生产和生活带来了许多不利的影响,就全球发展战略而言,不论是西方发达国家还是发展中国家,都将逐步全面实施环境的可持续发展战略;水是制约一个国家经济和社会发展的重要因素,水有其自然属性、经济属性和社会属性,水的生态循环概念(Water Recycling)已经被广泛接受;我国是一个水资源贫乏的国家,而城市污水的处理及资源化是解决这一问题的极其有效的办法,古今中外,人类傍水而居,水已经成为我国经济和社会发展的重要制约因素;因此，对我国城市污水进行处理极具现实意义的。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物，节能减排、环保，用价格低廉的原材料制备具有处理污水功能的环保材料，不仅能实现资源的回收再利用，还能改善水资源。
本发明的目的是提供一种制备用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物的方法。
为了实现上述本发明的第一目的，本发明的技术方案为：用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物，其特征在于：包括钢厂废渣、生石灰及活性炭;所述钢厂废渣的用量为40-90重量份、生石灰的用量为1-20重量份、活性炭的用量为1-20份。
在上述技术方案中，还包括鸡蛋壳。
在上述技术方案中，由钢厂废渣、生石灰、活性炭、鸡蛋壳组成;所述钢厂废渣的用量为40-90重量份、生石灰的用量为1-20重量份、活性炭的用量为1-20份;鸡蛋壳的用量为1-10重量份。
在上述技术方案中，所述钢厂废渣的用量为50-80重量份、生石灰的用量为5-20重量份、活性炭的用量为5-20份;鸡蛋壳的用量为2-9重量份。
在上述技术方案中，所述钢厂废渣的用量为65-75重量份、生石灰的用量为10-18重量份、活性炭的用量为10-20份;鸡蛋壳的用量为2-8重量份。
在上述技术方案中，所述钢厂废渣的用量为68-72重量份、生石灰的用量为14-16重量份、活性炭的用量为16-18份;鸡蛋壳的用量为5-7重量份。
在上述技术方案中，所述钢厂废渣的用量为70重量份、生石灰的用量为15重量份、活性炭的用量为17份;鸡蛋壳的用量为6重量份。
在上述技术方案中，钢厂废渣的玻璃体含量大于或等于85%，比表面积大于或等于400m2/kg。
为了实现上述本发明的第二目的，本发明的技术方案为：制备所述的用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将所述重量分数的钢厂废渣、生石灰、活性炭、鸡蛋壳混合后粉碎、过80-100目目筛，将过80-100目目筛的混合物放入混合机中混合后，加入适量水混合均匀;
步骤2：将步骤1中的混合物放入成球机中压制成球，成球机的压力为200-300兆帕，温度为室温;
步骤3：将球形混合物放入烘干机中烘干，烘干温度为在150-200℃、常压，得到用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物。
在上述技术方案中，步骤2中，压制成球的混合物直径为2-4cm;步骤3制得的用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物的吸附率为50-80%，密度小于1.0g/cm3，吸湿率大于或等于50%。
本发明具有如下优点：
(1)钢厂废渣为钢厂生产后产生的废渣，是一种硅酸盐混合物、孔隙率在35%以上，原材料来源广泛，节能减排、环保;用价格低廉的原材料制备具有处理污水功能的环保材料，不仅能实现资源的回收再利用，还能改善水资源;
(2)生产操作简便，便于工业化成产;
(3)对于污水的过滤吸附性能强，能有效地过滤悬浮物，为后续的污水处理奠定基础;
(4)具有除湿作用;密度小于水的密度，可悬浮在水中，在水中不易水解;具有空隙，对污水中的大小漂浮物及气味均有过滤、吸附作用;
(5)钢厂废渣的比表面积较大，具有过滤作用;生石灰具有吸湿作用;活性炭具有过滤、吸附作用;鸡蛋壳具有吸附、去污的作用;
(6)成本较低，操作简便，本发明通过一个预处理就达到过滤沉淀的目的;克服了现有技术格栅或格网、调节池、沉砂池、初沉池等处理方式仅仅是将大颗粒的悬浮物过滤，且在处理过程一般要经过几个层级才能完成预处理，耗时耗力的缺点。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。
用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物，其特征在于：包括钢厂废渣、生石灰及活性炭;所述钢厂废渣的用量为40-90重量份、生石灰的用量为1-20重量份、活性炭的用量为1-20份。
进一步地，还包括鸡蛋壳。
进一步地，由钢厂废渣、生石灰、活性炭、鸡蛋壳组成;所述钢厂废渣的用量为40-90重量份、生石灰的用量为1-20重量份、活性炭的用量为1-20份;鸡蛋壳的用量为1-10重量份。
进一步地，所述钢厂废渣的用量为50-80重量份、生石灰的用量为5-20重量份、活性炭的用量为5-20份;鸡蛋壳的用量为2-9重量份。
进一步地，所述钢厂废渣的用量为65-75重量份、生石灰的用量为10-18重量份、活性炭的用量为10-20份;鸡蛋壳的用量为2-8重量份。
进一步地，所述钢厂废渣的用量为68-72重量份、生石灰的用量为14-16重量份、活性炭的用量为16-18份;鸡蛋壳的用量为5-7重量份。
进一步地，所述钢厂废渣的用量为70重量份、生石灰的用量为15重量份、活性炭的用量为17份;鸡蛋壳的用量为6重量份。
更进一步地，钢厂废渣的玻璃体含量大于或等于85%，比表面积大于或等于400m2/kg。
制备所述的用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将所述重量分数的钢厂废渣、生石灰、活性炭、鸡蛋壳混合后粉碎、过80-100目目筛，将过80-100目目筛的混合物放入混合机中混合后，加入适量水混合均匀;
步骤2：将步骤1中的混合物放入成球机中压制成球，成球机的压力为200-300兆帕，温度为室温;
步骤3：将球形混合物放入烘干机中烘干，烘干温度为在150-200℃、常压，得到用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物。
步骤1中，混合时，钢厂废渣、生石灰、活性炭、鸡蛋壳预先粉碎，过80目目筛;步骤2中，压制成球的混合物直径为2-4cm;步骤3制得的用于过滤处理污水的钢厂废渣组合物的吸附率为50-80%，密度小于1.0g/cm3，吸湿率大于或等于50%。