小議多孔陶瓷的研制及污水處理的功能范文
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1.1制備方法
由于制備的工藝不同，所以多孔陶瓷制備的方法也有所不同，主要包括以下幾種：（1）擠壓成型法為使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的模具將泥條擠出成型，孔徑的尺寸大于1mm，孔隙率小于70％，此制作工藝可精確設(shè)計(jì)空的形狀和大小，但是難以獲得較小的孔徑和復(fù)雜的孔道結(jié)構(gòu)。（2）添加造孔劑法為將造孔劑加入后加溫，使其于高溫下燃盡或者是揮發(fā)，最終留下孔隙，孔徑尺寸為10μm－1mm，孔隙率小于50％，其可制出形狀較為復(fù)雜制品，且可控制強(qiáng)度和孔隙率，但是氣孔率多數(shù)低于50％，氣孔分布方面均勻性較差。（3）發(fā)泡法為加入發(fā)泡劑后，由化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致氣體會發(fā)形成，孔徑尺寸為10μm－2mm之間，孔隙率40％－90％之間，有較高的氣孔率，強(qiáng)度較好且較容易獲得閉氣孔，但是此工藝對工藝條件和原料要求過于苛刻。（4）顆粒堆積法為在顆粒堆積后形成孔隙的情況下，使用粘合劑在高溫下對其進(jìn)行粘結(jié)，孔徑尺寸為0．1μm－600μm，孔隙率為20％－30％，此工藝簡單且可獲得高強(qiáng)度的制品，但是氣孔率較低。（5）溶膠－凝膠法為在凝膠化過程中通過膠體粒子堆積，形成可控的多孔結(jié)構(gòu)，孔徑尺寸為2μm－10μm，孔隙率小于95％，此工藝可以制取微孔的制品且孔分布較均勻，但是生產(chǎn)率較大，制品的形狀較少。通過對以上工藝進(jìn)行分析，并結(jié)合污水處理的實(shí)際情況，選擇添加造孔劑法進(jìn)行制備。
1.2原料選取
選擇輕質(zhì)粘土和硅藻土按照比例進(jìn)行混合后作為主要原料，將活性炭進(jìn)行研磨，使其顆粒直徑保持在2μm－5μm之間。
1.3燒斷與成型
使用研磨機(jī)將按照比例混合的輕質(zhì)粘土、硅藻土及植物纖維研磨成細(xì)粉；將水與細(xì)粉按1∶4～1∶5的比重混合；利用成型模具制作顆粒胚體后自然風(fēng)干，直徑為4～5mm；研磨釉粉，并以1∶2～1∶3的水灰比重混合；將風(fēng)干后胚體表面涂釉，風(fēng)干后置入95℃左右干燥箱烘干；使用高溫電阻爐將溫度設(shè)置到1200～1250℃之間對顆粒進(jìn)行燒結(jié)，并于最高溫度下保持30min，自然冷卻后便可得多孔陶瓷。
1.4性能測定
將燒制好的多孔陶瓷分別放于不同濃度的100ml鹽水之中，觀察陶瓷于何種濃度鹽水中漂浮以觀察其密度。使多孔陶瓷于流化床反應(yīng)器中運(yùn)行，以w1記錄陶瓷磨損前質(zhì)量，w2記錄磨損后質(zhì)量，根據(jù)公式（w1－w2）·w1－1100％計(jì)算多孔陶瓷的重量損失情況。
1.5污水處理中的性能研究
1.5.1污水處理流化床反應(yīng)器
選擇有效工作面積可達(dá)1．2L的廢水處理流化反應(yīng)器，反應(yīng)器底部為廢水進(jìn)入位置，廢水進(jìn)入后在底部鼓入空氣從而達(dá)到曝氣的效果，以使廢水充分的得到反應(yīng)器的處理后于頂部排出，并參考排出水的質(zhì)量決定是否再次循環(huán)進(jìn)行處理。
1.5.2實(shí)驗(yàn)廢水選擇選取某學(xué)校宿舍生活廢水作為實(shí)驗(yàn)廢水，選取的污水水質(zhì)為：pH為6．0－7．5，COD為250－490mg／L，NH3－N為16－37mg／L。
1.5.3比較兩種生物載體
分別使用多孔陶瓷生物載體和特質(zhì)海綿生物載體放入反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行廢水處理，并于一定時(shí)間后使用電子顯微鏡對兩種載體的表面生長的生物膜進(jìn)行觀察。并通過采用連續(xù)式和間歇式的方法進(jìn)行廢水處理，測定處理后水樣的NH4＋－N和COD。
2結(jié)果
2.1多孔陶瓷材料的比重與耐磨性能
所研制出的多孔陶瓷材料比重為1．07g／cm3，在進(jìn)行污水處理時(shí)可在廢水中保持懸浮狀態(tài)，利于維護(hù)與操作。陶瓷載體之所以比重較輕，是因?yàn)椴捎昧撕线m的工藝研制陶瓷載體，使之形成了空心，從而出現(xiàn)了比重較輕的現(xiàn)象。在進(jìn)行磨損試驗(yàn)后，多孔陶瓷材料磨損率為0．5％～0．6％。這足以表明所研制的多孔陶瓷載體可于流化床反應(yīng)器中使用。
2.2廢水處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果
分析利用多孔陶瓷載體在流化床反應(yīng)器內(nèi)連續(xù)進(jìn)行一定時(shí)間廢水處理后，NH4＋－N和COD去除率分別為48％～52％和85％～88％，利用顯微鏡對兩種載體生物膜生成情況進(jìn)行對比，多孔陶瓷載體生物膜生長情況優(yōu)于特質(zhì)海綿生物載體。
3結(jié)論
多孔陶瓷材料作為生物載體在對污水進(jìn)行處理的過程中比有機(jī)材料生物載體具有獨(dú)特的優(yōu)勢，因此越來越受到人們的重視于青睞。文中所研制的多孔陶瓷材料，作為污水處理的載體，具有比重小、生物膜的生成較快等特點(diǎn)。且在對污水進(jìn)行處理的過程中，有著較好的去除營養(yǎng)化氨氮和COD的效果。但是其在工藝方面有著較高的要求，成本較高且具有較差的加工性，所以在今后的研究中應(yīng)注重加工性的提高、降低成本及增加重復(fù)使用次數(shù)，從而使其可作為一種主要生物載體在污水處理中廣泛使用。
作者：劉鐵艷薛汝霞單位：山東中材工程有限公司