公布日：2023.08.15
申請(qǐng)日：2023.05.29
分類號(hào)：C02F1/28(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I;C02F1/42(2023.01)I;C02F101/14(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種碳化污泥基除氟濾料、制備方法及應(yīng)用，按重量份計(jì)包括以下組分，改性后的碳化污泥50～70份，陰離子樹脂15～35份，黏土5～10份，粘結(jié)劑1～5份，造孔劑1～5份；用于對(duì)氟離子的去除、半導(dǎo)體芯片硅刻蝕廢水處理、玻璃刻蝕廢水處理、含氟地下水處理或礦井水處理。本發(fā)明具有資源化效果較好、成本較低和除氟功能較好的特點(diǎn)。
權(quán)利要求書
1.碳化污泥基除氟濾料，其特征是：按重量份計(jì)包括以下組分，改性后的碳化污泥50～70份，陰離子樹脂15～35份，黏土5～10份，粘結(jié)劑1～5份，造孔劑1～5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化污泥基除氟濾料，其特征是：按重量份計(jì)包括以下組分，改性后的碳化污泥55～65份，陰離子樹脂20～30份，黏土6～9份，粘結(jié)劑1.5～4.5份，造孔劑1.5～4.5份。
3.碳化污泥基除氟濾料的制備方法，其特征是：包括以下步驟，(S01)稱取適量碳化污泥，用稀鹽酸浸泡，用無(wú)水乙醇清洗后干燥；(S02)在步驟(S01)干燥后的碳化污泥中加入氨水?dāng)嚢杌旌�，并用無(wú)水乙醇清洗后干燥；(S03)取適量步驟(S02)干燥后的碳化污泥和適量氫氧化鈣共同置于球磨機(jī)中磨碎；(S04)配制磷酸溶液，并將步驟(S03)磨碎后的混合物置于磷酸溶液中浸泡反應(yīng)；(S05)對(duì)步驟(S04)中的反應(yīng)物攪拌振搗至糊狀后，干燥脫水并置于球磨機(jī)中研磨成粉狀；(S06)取適量份的陰離子樹脂、黏土、粘結(jié)劑和造孔劑，與步驟(S05)中的粉狀物一起加水?dāng)嚢瑁?/span>(S07)將步驟(S06)中的攪拌混合物造粒成型，并將成型后的顆粒置于煅燒容器中煅燒；(S08)待步驟(S07)中的煅燒完成并冷卻后，即得碳化污泥基除氟濾料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳化污泥基除氟濾料的制備方法，其特征是：所述步驟(S01)中稀鹽酸的質(zhì)量濃度為5％～15％；所述步驟(S01)中的浸泡時(shí)間為0.5h～1.5h；所述步驟(S01)中的干燥溫度為85℃～200℃；所述步驟(S02)中的干燥溫度為85℃～200℃；所述步驟(S03)中碳化污泥和氫氧化鈣的質(zhì)量比為1:1～3:1；所述步驟(S04)中磷酸溶液的質(zhì)量濃度為45％～55％；所述步驟(S04)中磷酸溶液的配制要求為，磷酸根離子濃度與鈣離子濃度的濃度比為0.5～0.8。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳化污泥基除氟濾料的制備方法，其特征是：所述步驟(S07)中的煅燒是在阻隔氧氣條件下的煅燒；所述步驟(S07)中的煅燒溫度為300℃～350℃；所述步驟(S07)中的煅燒時(shí)間為1h～2h；所述步驟(S07)中造粒后的顆粒形狀為球形；所述步驟(S07)中造粒后的顆粒粒徑為0.3cm～0.8cm；所述步驟(S08)中的冷卻為自然冷卻至室溫；所述步驟(S08)中碳化污泥基除氟濾料的堆積密度0.2g/cm3～0.8g/cm3；所述步驟(S08)中碳化污泥基除氟濾料的孔隙率30％～50％。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳化污泥基除氟濾料的制備方法，其特征是：所述陰離子樹脂選用強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂或弱堿性陰離子交換樹脂；所述粘土選用高嶺土、膨潤(rùn)土或蒙脫土的至少一種；所述粘結(jié)劑選用羧甲基纖維素、聚乙烯醇或羥丙基甲基纖維素。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳化污泥基除氟濾料的制備方法，其特征是：所述球磨機(jī)包括加工基座(1)，所述加工基座(1)兩側(cè)均設(shè)置有支撐板(2)，兩個(gè)所述支撐板(2)之間設(shè)置有球磨罩體(3)；位于一側(cè)的所述支撐板(2)上通過減速傳動(dòng)組件連接有驅(qū)動(dòng)軸(4)，所述驅(qū)動(dòng)軸(4)固定連接有球磨倉(cāng)(5)，所述球磨倉(cāng)(5)內(nèi)密集設(shè)置有研磨球(6)，所述球磨倉(cāng)(5)一側(cè)開設(shè)有貫穿側(cè)壁的取料口(7)，所述球磨倉(cāng)(5)外側(cè)壁通過轉(zhuǎn)動(dòng)連接件連接有隔離環(huán)(8)和切換環(huán)(9)，所述球磨罩體(3)頂部開設(shè)有多個(gè)出球口(10)，位于出球口(10)處的所述球磨罩體(3)上設(shè)置有磁力存納件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳化污泥基除氟濾料的制備方法，其特征是：所述隔離環(huán)(8)上開設(shè)有與出球口(10)相對(duì)應(yīng)的清理球口(11)，所述切換環(huán)(9)上開設(shè)有與出球口(10)相對(duì)應(yīng)的出球通道(12)，所述切換環(huán)(9)上開設(shè)有與清理球口(11)相對(duì)應(yīng)的聯(lián)動(dòng)球口(13)，所述聯(lián)動(dòng)球口(13)內(nèi)設(shè)置有驅(qū)動(dòng)磁力球(14)，所述切換環(huán)(9)內(nèi)通過彈性聯(lián)動(dòng)組件連接有水平調(diào)節(jié)軸(15)，所述水平調(diào)節(jié)軸(15)與多個(gè)驅(qū)動(dòng)磁力球(14)固定連接，所述切換環(huán)(9)和隔離環(huán)(8)端部均設(shè)置有控制旋件；所述隔離環(huán)(8)套設(shè)在球磨倉(cāng)(5)外側(cè)壁，所述切換環(huán)(9)套設(shè)隔離環(huán)(8)外側(cè)壁，所述球磨罩體(3)套設(shè)在切換環(huán)(9)外側(cè)壁上，所述出球口(10)、清理球口(11)和出球通道(12)內(nèi)徑大小一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳化污泥基除氟濾料的制備方法，其特征是：所述減速傳動(dòng)組件包括設(shè)置在支撐板(2)上的減速器(16)，所述減速器(16)輸出端與驅(qū)動(dòng)軸(4)連接，所述減速器(16)上固定設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電機(jī)(17)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(17)輸出端與減速器(16)輸入端連接；位于取料口(7)一側(cè)的所述支撐板(2)上固定連接有支撐端蓋(18)，所述支撐板(2)上開設(shè)有貫穿支撐端蓋(18)側(cè)壁的出料口，所述出料口內(nèi)設(shè)置有密封塞(19)，所述出料口與取料口(7)大小相對(duì)應(yīng)。
10.碳化污泥基除氟濾料在對(duì)氟離子的去除、半導(dǎo)體芯片硅刻蝕廢水處理、玻璃刻蝕廢水處理、含氟地下水處理或礦井水處理中的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有對(duì)水中氟含量的去除所存在的上述技術(shù)問題，提供了一種碳化污泥基除氟濾料、制備方法及應(yīng)用，它具有資源化效果較好、成本較低和除氟功能較好的特點(diǎn)。
本發(fā)明的第一種技術(shù)方案：碳化污泥基除氟濾料，按重量份計(jì)包括以下組分，
改性后的碳化污泥50～70份，陰離子樹脂15～35份，黏土5～10份，粘結(jié)劑1～5份，造孔劑1～5份。本發(fā)明通過選用適量份配比的改性后的碳化污泥、陰離子樹脂、黏土、粘結(jié)劑和造孔劑加工混合后制成碳化污泥基除氟濾料，其中改性后的碳化污泥是以碳化污泥為基底材料改性后制成，碳化污泥中除了鈣鹽之外，還富含鐵鋁鹽，兼具混凝土的成分，具有建材的穩(wěn)固性能，而且整個(gè)濾料中碳化污泥成分含量也很高，質(zhì)量比例達(dá)金一半以上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)碳化污泥良好的資源化應(yīng)用；其中將碳化污泥改性后，其外表面將原位生成羥基磷灰石，羥基磷灰石具有良好吸附氟離子的作用，還具有置換羥基的作用，整個(gè)濾料中改性后的碳化污泥組分含量也是最高的，羥基磷灰石的含量也將很高，將使得整個(gè)濾料對(duì)廢水中的氟離子有很高的吸附量；碳化污泥中的鋁離子能與氟離子生成AlF63-,使得濾料對(duì)廢水中氟離子的吸附容量有提升促進(jìn)作用；其中陰離子樹脂也具有氟離子交換功能，陰離子樹脂的加入也能較大提升整個(gè)濾料對(duì)廢水中氟離子的吸附去除功能；其中適量份黏土的加入，能增強(qiáng)整個(gè)濾料的硬度和穩(wěn)定性，起支撐作用，能有效減緩濾料長(zhǎng)期水中浸泡使用時(shí)存在的坍塌問題；適量份粘結(jié)劑的加入，能將混合后的各成分均勻且穩(wěn)定的形成濾料整體，從而便于直接在廢水中除氟使用；適量份造孔劑的加入能使得整個(gè)濾料具有合適的孔隙率，增加廢水除氟的比表面積，提供除氟效率；通過使用本發(fā)明濾料對(duì)廢水中氟離子的去除率能達(dá)到80％以上，具有高吸附性除氟性能；本發(fā)明的除氟功能主要通過在羥基磷灰石的吸附、鐵鹽及鋁鹽的絮凝作用和陰離子樹脂的離子交換作用通過完成，就有很高的廢水除氟效能。
作為優(yōu)選，按重量份計(jì)包括以下組分，
改性后的碳化污泥55～65份，陰離子樹脂20～30份，黏土6～9份，粘結(jié)劑1.5～4.5份，造孔劑1.5～4.5份。
作為優(yōu)選，按重量份計(jì)包括以下組分，
改性后的碳化污泥58～62份，陰離子樹脂22～28份，黏土6.5～8.5份，粘結(jié)劑2～4份，造孔劑2～4份。
作為優(yōu)選，按重量份計(jì)包括以下組分，
改性后的碳化污泥60份，陰離子樹脂25份，黏土7～8份，粘結(jié)劑3份，造孔劑3份。
作為優(yōu)選，按重量份計(jì)包括以下組分，
改性后的碳化污泥60份，陰離子樹脂25份，黏土7.5份，粘結(jié)劑3份，造孔劑3份。
本發(fā)明的第二種技術(shù)方案：碳化污泥基除氟濾料的制備方法，包括以下步驟，
(S01)稱取適量碳化污泥，用稀鹽酸浸泡，用無(wú)水乙醇清洗后干燥；
(S02)在步驟(S01)干燥后的碳化污泥中加入氨水?dāng)嚢杌旌希⒂脽o(wú)水乙醇清洗后干燥；
(S03)取適量步驟(S02)干燥后的碳化污泥和適量氫氧化鈣共同置于球磨機(jī)中磨碎；
(S04)配制磷酸溶液，并將步驟(S03)磨碎后的混合物置于磷酸溶液中浸泡反應(yīng)；
(S05)對(duì)步驟(S04)中的反應(yīng)物攪拌振搗至糊狀后，干燥脫水并置于球磨機(jī)中研磨成粉狀；
(S06)取適量份的陰離子樹脂、黏土、粘結(jié)劑和造孔劑，與步驟(S05)中的粉狀物一起加水?dāng)嚢瑁?/span>
(S07)將步驟(S06)中的攪拌混合物造粒成型，并將成型后的顆粒置于煅燒容器中煅燒；
(S08)待步驟(S07)中的煅燒完成并冷卻后，即得碳化污泥基除氟濾料。
本發(fā)明將改性的碳化污泥外表面原位生成的羥基磷灰石，然后和陰離子樹脂按一定比例混合，陰離子樹脂具備氟離子交換功能，羥基磷灰石有吸附氟離子并有置換羥基的作用，碳化污泥中除了鈣鹽還富含鐵鋁鹽，兼具混凝的作用；其中摻入黏土、粘結(jié)劑和造孔劑，混料機(jī)均勻混合后固化成型；最終制成的濾料性能穩(wěn)定，除氟效率高，解決了氟去除量低，粉末材料不易回收分離問題，適用于地下水及多種含氟工業(yè)廢水中氟去除；本發(fā)明采用隔氧條件高溫煅燒的方式，既可以避免填埋或普通焚燒對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的危害風(fēng)險(xiǎn)，又不占用土地資源，產(chǎn)生的廢渣還可以作為建材進(jìn)行資源化利用，其中廢渣中除了鈣鹽之外，還富含鐵鋁鹽，制成的建材也能滿足性能要求；整個(gè)制備過程中采用一次煅燒后冷卻成型的工藝，整個(gè)工藝步驟簡(jiǎn)單，降低了制造成本；其中使用稀鹽酸對(duì)碳化污泥進(jìn)行浸泡，能有效去除其中無(wú)用的碳酸根離子，其中的清洗標(biāo)準(zhǔn)為清除碳化污泥中的碳酸根含量為標(biāo)準(zhǔn)；進(jìn)一步使用氨水處理，是為了除去其中的弱酸性雜質(zhì)的同時(shí)，也使得碳化污泥表面能羥基化，便于后面的進(jìn)一步改性，使用無(wú)水乙醇清洗能將雜質(zhì)進(jìn)行有效去除，通過無(wú)水乙醇清洗需要保證清洗數(shù)遍，盡可能完全的清除雜質(zhì)；其中氫氧化鈣的加入是為了增加碳化污泥中的鈣含量，為后面的進(jìn)一步改性制成羥基磷灰石吸附材料做好充分準(zhǔn)備，充分利用碳化污泥中的鈣生成有效成分羥基磷灰石；通過配置磷酸溶液后進(jìn)行浸泡反應(yīng)，是為了良好的制成我們需要的羥基磷灰石，也就是改性后的碳化污泥；本發(fā)明將將廢水中的殘留污泥進(jìn)行處理后制成除氟濾料，除氟濾料濾料以碳化污泥為基體，原位生成羥基磷灰石，通過摻進(jìn)陰離子樹脂、黏土、粘結(jié)劑和造孔劑后混合制成，碳化污泥質(zhì)量比例達(dá)近一半以上，實(shí)現(xiàn)了碳化污泥的資源化應(yīng)用；本發(fā)明整個(gè)制備方法是先對(duì)碳化污泥進(jìn)行改性后成為羥基磷灰石，再與陰離子樹脂、黏土、粘結(jié)劑、造孔劑和適量水一起混合后，經(jīng)造粒和煅燒后成形，整個(gè)制備過程工藝簡(jiǎn)單，成本較低。
作為優(yōu)選，所述步驟(S01)中稀鹽酸的質(zhì)量濃度為5％～15％。更優(yōu)選，所述步驟(S01)中稀鹽酸的質(zhì)量濃度為8％～12％。更優(yōu)選，所述步驟(S01)中稀鹽酸的質(zhì)量濃度為10％。限定濃度的稀鹽酸能更有效去除其中無(wú)用的碳酸根離子。
作為優(yōu)選，所述步驟(S01)中的浸泡時(shí)間為0.5h～1.5h。更優(yōu)選，所述步驟(S01)中的浸泡時(shí)間為0.8h～1.2h。更優(yōu)選，所述步驟(S01)中的浸泡時(shí)間為1h。對(duì)浸泡時(shí)間的限定，是在保證無(wú)用的碳酸根離子被有效除去的同時(shí)，兼顧時(shí)效性。
作為優(yōu)選，所述步驟(S01)中的干燥溫度為85℃～200℃。更優(yōu)選，所述步驟(S01)中的干燥溫度為90℃～180℃。更優(yōu)選，所述步驟(S01)中的干燥溫度為100℃～160℃。更優(yōu)選，所述步驟(S01)中的干燥溫度為120℃～140℃。更優(yōu)選，所述步驟(S01)中的干燥溫度為130℃。此處對(duì)干燥溫度的限定，是在將物質(zhì)盡快有效干燥的同時(shí)，不至于溫度過高對(duì)其中物質(zhì)的穩(wěn)定性造成影響。
作為優(yōu)選，所述步驟(S02)中氨水的質(zhì)量濃度為10％～30％。更優(yōu)選，所述步驟(S02)中氨水的質(zhì)量濃度為12％～28％。更優(yōu)選，所述步驟(S02)中氨水的質(zhì)量濃度為15％～25％。更優(yōu)選，所述步驟(S02)中氨水的質(zhì)量濃度為18％～22％。更優(yōu)選，所述步驟(S02)中氨水的質(zhì)量濃度為20％。對(duì)氨水質(zhì)量濃度的限定，是在保證有效除去其中的弱酸性雜質(zhì)的同時(shí)，也使得碳化污泥表面能更好的羥基化。
作為優(yōu)選，所述步驟(S02)中的混合時(shí)間為0.5h～1.5h。更優(yōu)選，所述步驟(S02)中的混合時(shí)間為0.8h～1.2h。更優(yōu)選，所述步驟(S02)中的混合時(shí)間為1h。對(duì)混合時(shí)間的限定，是在保證有效除去其中的弱酸性雜質(zhì)，使得碳化污泥表面能更好羥基化的同時(shí)，兼顧時(shí)效性。
作為優(yōu)選，所述步驟(S02)中的干燥溫度為85℃～200℃。更優(yōu)選，所述步驟(S02)中的干燥溫度為90℃～180℃。更優(yōu)選，所述步驟(S02)中的干燥溫度為100℃～160℃。更優(yōu)選，所述步驟(S02)中的干燥溫度為120℃～140℃。更優(yōu)選，所述步驟(S02)中的干燥溫度為130℃。此處對(duì)干燥溫度的限定，是在將物質(zhì)盡快有效干燥的同時(shí)，不至于溫度過高對(duì)其中物質(zhì)的穩(wěn)定性造成影響。
作為優(yōu)選，所述步驟(S03)中碳化污泥和氫氧化鈣的質(zhì)量比為1:1～3:1。更優(yōu)選，所述步驟(S03)中碳化污泥和氫氧化鈣的質(zhì)量比為1.5:1～2.5:1。更優(yōu)選，所述步驟(S03)中碳化污泥和氫氧化鈣的質(zhì)量比為2:1。其中對(duì)碳化污泥和氫氧化鈣質(zhì)量比的限定，是在充分利用碳化污泥中的鈣生成有效成分羥基磷灰石的同時(shí)，彌補(bǔ)鈣含量的不足，為后面的進(jìn)一步改性制成羥基磷灰石吸附材料做好充分準(zhǔn)備。
作為優(yōu)選，所述步驟(S04)中磷酸溶液的質(zhì)量濃度為45％～55％。更優(yōu)選，所述步驟(S04)中磷酸溶液的質(zhì)量濃度為48％～52％。更優(yōu)選，所述步驟(S04)中磷酸溶液的質(zhì)量濃度為50％。對(duì)磷酸溶液濃度的限定能更高效的對(duì)碳化污泥進(jìn)行改性，制成我們需要的羥基磷灰石。
作為優(yōu)選，所述步驟(S04)中磷酸溶液的配制要求為，磷酸根離子濃度與鈣離子濃度的濃度比為0.5～0.8。更優(yōu)選，所述步驟(S04)中磷酸溶液的配制要求為，磷酸根離子濃度與鈣離子濃度的濃度比為0.6～0.7。此處對(duì)磷酸根離子濃度與鈣離子濃度的濃度比限定，是為了保證磷酸根離子和鈣離子更更完全的反應(yīng)后制成羥基磷灰石，不至于有過多的離子浪費(fèi)。
作為優(yōu)選，所述步驟(S07)中的煅燒是在阻隔氧氣條件下的煅燒。阻隔氧氣條件下的煅燒能有效防止在高溫條件下產(chǎn)生的氧化反應(yīng)，避免額外雜質(zhì)的產(chǎn)生，保證最終制得濾料的品質(zhì)。
作為優(yōu)選，所述步驟(S07)中的煅燒溫度為300℃～350℃。更優(yōu)選，所述步驟(S07)中的煅燒溫度為310℃～340℃。更優(yōu)選，所述步驟(S07)中的煅燒溫度為320℃～330℃。此處對(duì)煅燒溫度的限定，是在保證混合物質(zhì)能良好成為高品質(zhì)的除氟濾料。
作為優(yōu)選，所述步驟(S07)中的煅燒時(shí)間為1h～2h。更優(yōu)選，所述步驟(S07)中的煅燒時(shí)間為1.2h～1.8h。更優(yōu)選，所述步驟(S07)中的煅燒時(shí)間為1.5h。此處對(duì)煅燒時(shí)間的限定，是在保證除氟濾料成品良好形成的同時(shí)，兼顧時(shí)效性。
作為優(yōu)選，所述步驟(S07)中造粒后的顆粒形狀為球形。造粒為球型，是為了保證經(jīng)過煅燒后各顆粒能良好結(jié)合，使得最終制得的濾料具有良好的堆積密度和孔隙率，從而具有更好的除氟效果。
作為優(yōu)選，所述步驟(S07)中造粒后的顆粒粒徑為0.3cm～0.8cm。更優(yōu)選，所述步驟(S07)中造粒后的顆粒粒徑為0.4cm～0.7cm。更優(yōu)選，所述步驟(S07)中造粒后的顆粒粒徑為0.5cm～0.6cm。此處對(duì)造粒后顆粒粒徑的限定，也是為了保證經(jīng)過煅燒后各顆粒能良好結(jié)合，使得最終制得的濾料質(zhì)地更均勻，具有良好的堆積密度和孔隙率，從而具有更好的除氟效果。
作為優(yōu)選，所述步驟(S08)中的冷卻為自然冷卻至室溫。自然冷卻能保證最終制成的濾料中各顆粒之間的連接處，以及顆粒的內(nèi)部分子之間形成更穩(wěn)定和更自然的連接關(guān)系，從兒女能更好的保證濾料的品質(zhì)穩(wěn)固性。
作為優(yōu)選，所述步驟(S08)中碳化污泥基除氟濾料的堆積密度0.2g/cm3～0.8g/cm3。更優(yōu)選，所述步驟(S08)中碳化污泥基除氟濾料的堆積密度0.3g/cm3～0.7g/cm3。更優(yōu)選，所述步驟(S08)中碳化污泥基除氟濾料的堆積密度0.4g/cm3～0.6g/cm3。更優(yōu)選，所述步驟(S08)中碳化污泥基除氟濾料的堆積密度0.5g/cm3。使得濾料對(duì)廢水中氟離子具有更好的吸附效果。
作為優(yōu)選，所述步驟(S08)中碳化污泥基除氟濾料的孔隙率30％～50％。更優(yōu)選，所述步驟(S08)中碳化污泥基除氟濾料的孔隙率35％～45％。更優(yōu)選，所述步驟(S08)中碳化污泥基除氟濾料的孔隙率40％。使得濾料中具有合適的比表面積，從而能對(duì)廢水中氟離子具有更好的吸附效果。
作為優(yōu)選，所述陰離子樹脂選用強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂或弱堿性陰離子交換樹脂。更優(yōu)選，所述陰離子樹脂選用CH-87陰離子交換樹脂。陰離子樹脂的選用類型可以根據(jù)需要靈活選擇，只要是堿性的就好了。
作為優(yōu)選，所述粘土選用高嶺土、膨潤(rùn)土或蒙脫土的至少一種。添加黏土的種類可以根據(jù)需要靈活選擇，具有一定的可選擇性。
作為優(yōu)選，所述膨潤(rùn)土為200目～400目的鈉基膨潤(rùn)土。更優(yōu)選，所述膨潤(rùn)土為250目～350目的鈉基膨潤(rùn)土。更優(yōu)選，所述膨潤(rùn)土為300目的鈉基膨潤(rùn)土。限定類型的膨潤(rùn)土，能更好增強(qiáng)整個(gè)濾料的硬度和穩(wěn)定性。
作為優(yōu)選，所述粘結(jié)劑選用羧甲基纖維素、聚乙烯醇或羥丙基甲基纖維素。添加粘結(jié)劑的種類可以根據(jù)需要靈活選擇，具有一定的可選擇性。
作為優(yōu)選，所述的造孔劑選用珍珠巖、硅藻土、稻殼、燒沸石或碳酸氫鈉。添加造孔劑的種類可以根據(jù)需要靈活選擇，具有一定的可選擇性。
作為優(yōu)選，所述球磨機(jī)包括加工基座，所述加工基座兩側(cè)均設(shè)置有支撐板，兩個(gè)所述支撐板之間設(shè)置有球磨罩體；位于一側(cè)的所述支撐板上通過減速傳動(dòng)組件連接有驅(qū)動(dòng)軸，所述驅(qū)動(dòng)軸固定連接有球磨倉(cāng)，所述球磨倉(cāng)內(nèi)密集設(shè)置有研磨球，所述球磨倉(cāng)一側(cè)開設(shè)有貫穿側(cè)壁的取料口，所述球磨倉(cāng)外側(cè)壁通過轉(zhuǎn)動(dòng)連接件連接有隔離環(huán)和切換環(huán)，所述球磨罩體頂部開設(shè)有多個(gè)出球口，位于出球口處的所述球磨罩體上設(shè)置有磁力存納件。本發(fā)明能可控式的靈活調(diào)整球磨機(jī)內(nèi)的研磨球的數(shù)量，從而達(dá)到根據(jù)研磨過程中精度的變化，進(jìn)行合理添加研磨球，相比現(xiàn)有技術(shù)，能顯著的提高研磨加工效率；本發(fā)明利用磁力吸附研磨球，利用驅(qū)動(dòng)磁力球帶動(dòng)研磨球進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)將研磨球上的粉末進(jìn)行刮除，方便研磨粉末的充分收集，并且便于對(duì)研磨球進(jìn)行清理收集。
作為優(yōu)選，所述隔離環(huán)上開設(shè)有與出球口相對(duì)應(yīng)的清理球口，所述切換環(huán)上開設(shè)有與出球口相對(duì)應(yīng)的出球通道，所述切換環(huán)上開設(shè)有與清理球口相對(duì)應(yīng)的聯(lián)動(dòng)球口，所述聯(lián)動(dòng)球口內(nèi)設(shè)置有驅(qū)動(dòng)磁力球，所述切換環(huán)內(nèi)通過彈性聯(lián)動(dòng)組件連接有水平調(diào)節(jié)軸，所述水平調(diào)節(jié)軸與多個(gè)驅(qū)動(dòng)磁力球固定連接，所述切換環(huán)和隔離環(huán)端部均設(shè)置有控制旋件。
作為優(yōu)選，所述隔離環(huán)套設(shè)在球磨倉(cāng)外側(cè)壁，所述切換環(huán)套設(shè)隔離環(huán)外側(cè)壁，所述球磨罩體套設(shè)在切換環(huán)外側(cè)壁上，所述出球口、清理球口和出球通道內(nèi)徑大小一致。
作為優(yōu)選，所述減速傳動(dòng)組件包括設(shè)置在支撐板上的減速器，所述減速器輸出端與驅(qū)動(dòng)軸連接，所述減速器上固定設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出端與減速器輸入端連接。
作為優(yōu)選，位于取料口一側(cè)的所述支撐板上固定連接有支撐端蓋，所述支撐板上開設(shè)有貫穿支撐端蓋側(cè)壁的出料口，所述出料口內(nèi)設(shè)置有密封塞，所述出料口與取料口大小相對(duì)應(yīng)。密封塞的設(shè)置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)出料口的關(guān)閉，此時(shí)取料口其所在位置會(huì)由于支撐端蓋和密封塞側(cè)壁的阻擋，實(shí)現(xiàn)密封的效果。
作為優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接件包括通過第一軸承與支撐端蓋連接的內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)固定設(shè)置在球磨倉(cāng)端部，所述內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)通過第二軸承與隔離環(huán)端部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述隔離環(huán)通過第三軸承與切換環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述切換環(huán)通過第四軸承與球磨罩體內(nèi)側(cè)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
作為優(yōu)選，所述磁力存納件包括通過緊固調(diào)節(jié)件連接的收納弧形板和磁力弧形板，所述收納弧形板底部設(shè)置有對(duì)研磨球進(jìn)行存放的格柵板，所述磁力弧形板上方設(shè)置有磁吸板。
作為優(yōu)選，所述緊固調(diào)節(jié)件包括分別與收納弧形板和磁力弧形板連接有扇形支撐件，所述扇形支撐件上開設(shè)有弧形口，所述支撐板和收納弧形板上均螺紋連接有緊固旋鈕柱，所述緊固旋鈕柱貫穿弧形口向外延伸。使得收納弧形板與磁力弧形板之間產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中能改變相鄰之間的位置，從而能根據(jù)取放的磁力要求和收納過程實(shí)現(xiàn)對(duì)收納弧形板和磁力弧形板的靈活調(diào)整，在調(diào)整的過程中只需要松動(dòng)緊固旋鈕柱即可。
作為優(yōu)選，所述彈性聯(lián)動(dòng)組件包括開設(shè)在切換環(huán)內(nèi)的豎直彈力口，所述豎直彈力口內(nèi)部通過抵觸彈簧連接有彈力塊，所述彈力塊與水平調(diào)節(jié)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，位于聯(lián)動(dòng)球口處的所述切換環(huán)上開設(shè)有供水平調(diào)節(jié)軸進(jìn)行移動(dòng)的調(diào)整貫穿口。
作為優(yōu)選，所述水平調(diào)節(jié)軸一端貫穿切換環(huán)側(cè)壁向外延伸，并固定連接有聯(lián)動(dòng)齒輪，所述支撐板上固定連接有與聯(lián)動(dòng)齒輪相適配的固定齒環(huán)。在聯(lián)動(dòng)球口內(nèi)的驅(qū)動(dòng)磁力球其會(huì)在抵觸彈簧施加給彈力塊彈力的作用下部分移動(dòng)到清理球口內(nèi)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)磁力球不處在聯(lián)動(dòng)球口內(nèi)時(shí)，其會(huì)在隔離環(huán)內(nèi)壁的抵觸力作用下回縮到聯(lián)動(dòng)球口內(nèi)，在此過程中會(huì)實(shí)現(xiàn)固定齒環(huán)與聯(lián)動(dòng)齒輪的嚙合和脫離。
作為優(yōu)選，所述控制旋件包括設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸外側(cè)壁上的外螺紋層，所述外螺紋層螺紋連接有調(diào)節(jié)螺母環(huán)，所述調(diào)節(jié)螺母環(huán)上設(shè)置有進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的旋鈕環(huán)，所述調(diào)節(jié)螺母環(huán)外側(cè)壁通過鍵槽連接件連接有套接環(huán)，兩個(gè)所述套接環(huán)外側(cè)壁分別通過多個(gè)連接支桿與切換環(huán)和隔離環(huán)連接。
作為優(yōu)選，所述鍵槽連接件包括均勻分布在調(diào)節(jié)螺母環(huán)外側(cè)壁上的多個(gè)扭矩鍵條，所述套接環(huán)內(nèi)側(cè)壁開設(shè)有與扭矩鍵條相適配的鍵槽。
本發(fā)明的第三種技術(shù)方案：碳化污泥基除氟濾料在對(duì)氟離子的去除、半導(dǎo)體芯片硅刻蝕廢水處理、玻璃刻蝕廢水處理、含氟地下水處理或礦井水處理中的應(yīng)用。
本發(fā)明具有如下有益效果：
(1)通過選用適量份配比的改性后的碳化污泥、陰離子樹脂、黏土、粘結(jié)劑和造孔劑加工混合后制成碳化污泥基除氟濾料，其中改性后的碳化污泥是以碳化污泥為基底材料改性后制成，碳化污泥中除了鈣鹽之外，還富含鐵鋁鹽，兼具混凝土的成分，具有建材的穩(wěn)固性能，而且整個(gè)濾料中碳化污泥成分含量也很高，質(zhì)量比例達(dá)金一半以上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)碳化污泥良好的資源化應(yīng)用；其中將碳化污泥改性后，其外表面將原位生成羥基磷灰石，羥基磷灰石具有良好吸附氟離子的作用，還具有置換羥基的作用，整個(gè)濾料中改性后的碳化污泥組分含量也是最高的，羥基磷灰石的含量也將很高，將使得整個(gè)濾料對(duì)廢水中的氟離子有很高的吸附量；碳化污泥中的鋁離子能與氟離子生成AlF63-,使得濾料對(duì)廢水中氟離子的吸附容量有提升促進(jìn)作用；其中陰離子樹脂也具有氟離子交換功能，陰離子樹脂的加入也能較大提升整個(gè)濾料對(duì)廢水中氟離子的吸附去除功能；其中適量份黏土的加入，能增強(qiáng)整個(gè)濾料的硬度和穩(wěn)定性，起支撐作用，能有效減緩濾料長(zhǎng)期水中浸泡使用時(shí)存在的坍塌問題；適量份粘結(jié)劑的加入，能將混合后的各成分均勻且穩(wěn)定的形成濾料整體，從而便于直接在廢水中除氟使用；適量份造孔劑的加入能使得整個(gè)濾料具有合適的孔隙率，增加廢水除氟的比表面積，提供除氟效率；通過使用本發(fā)明濾料對(duì)廢水中氟離子的去除率能達(dá)到80％以上，具有高吸附性除氟性能；
(2)除氟功能主要通過在羥基磷灰石的吸附、鐵鹽及鋁鹽的絮凝作用和陰離子樹脂的離子交換作用通過完成，就有很高的廢水除氟效能；
(3)將改性的碳化污泥外表面原位生成的羥基磷灰石，然后和陰離子樹脂按一定比例混合，陰離子樹脂具備氟離子交換功能，羥基磷灰石有吸附氟離子并有置換羥基的作用，碳化污泥中除了鈣鹽還富含鐵鋁鹽，兼具混凝的作用；其中摻入黏土、粘結(jié)劑和造孔劑，混料機(jī)均勻混合后固化成型；最終制成的濾料性能穩(wěn)定，除氟效率高，解決了氟去除量低，粉末材料不易回收分離問題，適用于地下水及多種含氟工業(yè)廢水中氟去除；
(4)采用隔氧條件高溫煅燒的方式，既可以避免填埋或普通焚燒對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的危害風(fēng)險(xiǎn)，又不占用土地資源，產(chǎn)生的廢渣還可以作為建材進(jìn)行資源化利用，其中廢渣中除了鈣鹽之外，還富含鐵鋁鹽，制成的建材也能滿足性能要求；整個(gè)制備過程中采用一次煅燒后冷卻成型的工藝，整個(gè)工藝步驟簡(jiǎn)單，降低了制造成本；其中使用稀鹽酸對(duì)碳化污泥進(jìn)行浸泡，能有效去除其中無(wú)用的碳酸根離子，其中的清洗標(biāo)準(zhǔn)為清除碳化污泥中的碳酸根含量為標(biāo)準(zhǔn)；進(jìn)一步使用氨水處理，是為了除去其中的弱酸性雜質(zhì)的同時(shí)，也使得碳化污泥表面能羥基化，便于后面的進(jìn)一步改性，使用無(wú)水乙醇清洗能將雜質(zhì)進(jìn)行有效去除，通過無(wú)水乙醇清洗需要保證清洗數(shù)遍，盡可能完全的清除雜質(zhì)；其中氫氧化鈣的加入是為了增加碳化污泥中的鈣含量，為后面的進(jìn)一步改性制成羥基磷灰石吸附材料做好充分準(zhǔn)備，充分利用碳化污泥中的鈣生成有效成分羥基磷灰石；通過配置磷酸溶液后進(jìn)行浸泡反應(yīng)，是為了良好的制成我們需要的羥基磷灰石，也就是改性后的碳化污泥；
(5)將將廢水中的殘留污泥進(jìn)行處理后制成除氟濾料，除氟濾料濾料以碳化污泥為基體，原位生成羥基磷灰石，通過摻進(jìn)陰離子樹脂、黏土、粘結(jié)劑和造孔劑后混合制成，碳化污泥質(zhì)量比例達(dá)近一半以上，實(shí)現(xiàn)了碳化污泥的資源化應(yīng)用；
(6)整個(gè)制備方法是先對(duì)碳化污泥進(jìn)行改性后成為羥基磷灰石，再與陰離子樹脂、黏土、粘結(jié)劑、造孔劑和適量水一起混合后，經(jīng)造粒和煅燒后成形，整個(gè)制備過程工藝簡(jiǎn)單，成本較低。
（發(fā)明人：陶杰;謝超;王志強(qiáng);侯好軒）
