本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于水處理領(lǐng)域中的載銅抑菌性多孔陶粒填料及其制備方法。

背景技術(shù)：

載銅抑菌性多孔陶粒填料具有廣泛的用途，其可應(yīng)用于水處理領(lǐng)域中進(jìn)行過濾和接觸消毒。科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，摻有微量銅的水具有驚人的殺菌作用，即只要千分之一的銅離子就能殺死青藻，只使用微量的銅就能夠?qū)λ械脑孱愃锖臀⑸锲饸缱饔?。之后的研究發(fā)現(xiàn)，眾多的金屬及其離子都具有抗菌性，按抗菌能力大小排序如下：ag≥hg≥co≥ni≥zn≥cu≥fe﹥mn﹥ba≥mg≥ca。在金屬離子當(dāng)中，特別是銀、汞、鋅、銅幾種的殺菌作用最強(qiáng)。而汞抗菌劑由于有毒，現(xiàn)在已不再使用，目前有殺菌能力且低毒的金屬常選用銀、鋅和銅。

由于鋅的處理機(jī)理尚不明確，所產(chǎn)生的毒害和環(huán)境問題未得到全面評估，同時(shí)銅的成本較銀低廉，而且其殺菌性僅次于銀，所以研究銅類納米抗菌劑將逐漸成為熱點(diǎn)。然而，現(xiàn)有載銅填料的制備方法中，易導(dǎo)致銅離子的流失，如此不但會(huì)影響消毒效果的持續(xù)性，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。

因此，針對上述問題，有必要提出進(jìn)一步的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種載銅抑菌性多孔陶粒填料及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種載銅抑菌性多孔陶粒填料，其按重量份計(jì)包括：75~90份經(jīng)載銅處理的煉鋼爐渣的粉料、10~15份造孔劑和3~7份粘接劑；所述造孔劑按重量百分比計(jì)包括：木屑60%、煤粉15%、石灰石粉25%。

作為本發(fā)明的載銅抑菌性多孔陶粒填料的改進(jìn)，所述造孔劑粒徑≤0.2mm，所述粘接劑的粒徑≤0.2mm。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種根據(jù)如上所述的載銅抑菌性多孔陶粒填料的制備方法，其包括如下步驟：

s1、提供煉鋼爐渣，對所述煉鋼爐渣進(jìn)行載銅處理：

s21、將所述煉鋼爐渣在熱水中浸泡，對浸泡后的爐渣進(jìn)行清洗、干燥；

s22、對干燥后的煉鋼爐渣進(jìn)行研磨，并篩選出符合粒徑要求的粉料；

s23、將篩選出的粉料置于cucl2溶液中浸泡處理，對浸泡后的粉料進(jìn)行風(fēng)干、干燥，得到經(jīng)載銅處理的煉鋼爐渣的粉料；

s2、按重量百分比稱取木屑、煤粉、石灰石粉，得到造孔劑；

s3、按重量份稱取造孔劑、粘接劑以及經(jīng)載銅處理的煉鋼爐渣的粉料，將三者混合得到混合料；

s4、將得到的混合料造粒成生球，同時(shí)利用硅酸鈉溶液潤濕球體表面，對表面潤時(shí)候的生球進(jìn)行干燥處理，得到干球；

s5、將得到的干球進(jìn)行焙燒處理，冷卻得到所述載銅抑菌性多孔陶粒填料。

作為本發(fā)明的載銅抑菌性多孔陶粒填料的制備方法的改進(jìn)，所述步驟s21中，將所述煉鋼爐渣在在80℃熱水中浸泡2h以上，對浸泡后的爐渣進(jìn)行清洗，并將清洗后的爐渣置于200℃的干燥爐中干燥5h。

作為本發(fā)明的載銅抑菌性多孔陶粒填料的制備方法的改進(jìn)，所述步驟s22中，篩選出粒度≤0.075mm的粉料。

作為本發(fā)明的載銅抑菌性多孔陶粒填料的制備方法的改進(jìn)，所述步驟s23中，將篩選出的粉料置于溫度為70℃濃度為15%的cucl2溶液中浸泡7h，對浸泡后的粉料進(jìn)行風(fēng)干，并將風(fēng)干后的粉料置于200℃干燥爐中干燥2~4h。

作為本發(fā)明的載銅抑菌性多孔陶粒填料的制備方法的改進(jìn)，所述步驟s3還包括：對稱取的造孔劑和粘結(jié)劑分別在130~160℃的溫度條件下干燥2~4h，然后與經(jīng)載銅處理的煉鋼爐渣的粉料混合均勻，制得混合料。

作為本發(fā)明的載銅抑菌性多孔陶粒填料的制備方法的改進(jìn)，所述步驟s4中，在造粒過程中生球表面噴灑重量濃度為0.5~1.0%的硅酸鈉溶液，直至潤濕球體表面，然后在130~160℃的溫度條件下干燥2~4h，制得干球。

作為本發(fā)明的載銅抑菌性多孔陶粒填料的制備方法的改進(jìn)，所述步驟s5中，將得到的干球在1080~1180℃的溫度條件下進(jìn)行焙燒處理1h，冷卻得到所述載銅抑菌性多孔陶粒填料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的載銅抑菌性多孔陶粒填料及其制備方法具備如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本發(fā)明可用于微污染源水過濾、污水生物處理、園林園藝等領(lǐng)域中，并對煉鋼爐渣進(jìn)行回收利用，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶。

（2）由于煉鋼爐渣內(nèi)富含鐵元素，通過cucl2浸泡及高溫煅燒形成銅的生成物后，使得所載cu元素更加均勻和致密，使用過程中不易脫附，使用時(shí)間長。

（3）木屑粉完全燃燒會(huì)留下孔隙，可以起到造孔劑的作用。此外，燃燒時(shí)既產(chǎn)生孔隙，也產(chǎn)生硅質(zhì)液相，二者相偶聯(lián)，從而可以形成孔徑均勻、孔隙發(fā)達(dá)、強(qiáng)度分布均勻的孔，提高了陶粒的抗壓強(qiáng)度。

（4）煉鋼爐渣內(nèi)富含sio2、cao、al2o3等無機(jī)物，在水處理方面可以同時(shí)去除水中的p、金屬元素，具有多種物質(zhì)的去除作用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的載銅抑菌性多孔陶粒填料一具體實(shí)施方式的方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的工藝原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但應(yīng)當(dāng)說明的是，這些實(shí)施方式并非對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所作的功能、方法、或者結(jié)構(gòu)上的等效變換或替代，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明的載銅抑菌性多孔陶粒填料按重量份計(jì)包括：75~90份經(jīng)載銅處理的煉鋼爐渣的粉料、10~15份造孔劑和3~7份粘接劑。其中，所述造孔劑按重量百分比計(jì)包括：木屑60%、煤粉15%、石灰石粉25%。其中，本發(fā)明可用于微污染源水過濾、污水生物處理、園林園藝等領(lǐng)域中。此外，本發(fā)明的載銅抑菌性多孔陶粒填料由于對煉鋼爐渣進(jìn)行回收利用，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶。優(yōu)選地，所述造孔劑粒徑≤0.2mm，所述粘接劑的粒徑≤0.2mm。

如圖1所示，基于如上所述的載銅抑菌性多孔陶粒填料，本發(fā)明還提供一種載銅抑菌性多孔陶粒填料的制備方法，其包括如下步驟：

s1、提供煉鋼爐渣，對所述煉鋼爐渣進(jìn)行載銅處理：

s21、將所述煉鋼爐渣在熱水中浸泡，對浸泡后的爐渣進(jìn)行清洗、干燥；

s22、對干燥后的煉鋼爐渣進(jìn)行研磨，并篩選出符合粒徑要求的粉料；

s23、將篩選出的粉料置于cucl2溶液中浸泡處理，對浸泡后的粉料進(jìn)行風(fēng)干、干燥，得到經(jīng)載銅處理的煉鋼爐渣的粉料。

其中，由于煉鋼爐渣內(nèi)富含鐵元素，通過cucl2浸泡及高溫煅燒形成銅的生成物后，使得所載cu元素更加均勻和致密，使用過程中不易脫附，使用時(shí)間長。此外，由于煉鋼爐渣內(nèi)富含sio2、cao、al2o3等無機(jī)物，在水處理方面可以同時(shí)去除水中的p、金屬元素，具有多種物質(zhì)的去除作用。

s2、按重量百分比稱取木屑、煤粉、石灰石粉，得到造孔劑。

s3、按重量份稱取造孔劑、粘接劑以及經(jīng)載銅處理的煉鋼爐渣的粉料，將三者混合得到混合料。

s4、將得到的混合料造粒成生球，同時(shí)利用硅酸鈉溶液潤濕球體表面，對表面潤時(shí)候的生球進(jìn)行干燥處理，得到干球；

s5、將得到的干球進(jìn)行焙燒處理，冷卻得到所述載銅抑菌性多孔陶粒填料。

其中，進(jìn)行焙燒處理時(shí)，木屑粉完全燃燒會(huì)留下孔隙，可以起到造孔劑的作用。此外，燃燒時(shí)既產(chǎn)生孔隙，也產(chǎn)生硅質(zhì)液相，二者相偶聯(lián)，從而可以形成孔徑均勻、孔隙發(fā)達(dá)、強(qiáng)度分布均勻的孔，提高了陶粒的抗壓強(qiáng)度。

如圖2所示，下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明的載銅抑菌性多孔陶粒填料的制備方法進(jìn)行舉例說明。

提供煉鋼爐渣，將煉鋼爐渣在在80℃熱水中浸泡2h以上，對浸泡后的爐渣進(jìn)行清洗，并將清洗后的爐渣置于200℃的干燥爐中干燥5h。對干燥后的煉鋼爐渣進(jìn)行研磨，并篩選出粒度≤0.075mm的粉料。將篩選出的粉料置于溫度為70℃濃度為15%的cucl2溶液中浸泡7h，對浸泡后的粉料進(jìn)行風(fēng)干，并將風(fēng)干后的粉料置于200℃干燥爐中干燥2~4h，得到經(jīng)載銅處理的煉鋼爐渣的粉料。

按60%、15%25%稱取木屑、煤粉、石灰石粉，得到造孔劑。按75~90份、10~15份和3~7份稱取經(jīng)載銅處理的煉鋼爐渣的粉料、造孔劑、粘接劑，對稱取的造孔劑和粘結(jié)劑分別在130~160℃的溫度條件下干燥2~4h，然后與經(jīng)載銅處理的煉鋼爐渣的粉料混合均勻，制得混合料。將得到的混合料造粒成生球，在造粒過程中生球表面噴灑重量濃度為0.5~1.0%的硅酸鈉溶液，直至潤濕球體表面，然后在130~160℃的溫度條件下干燥2~4h，制得干球。將得到的干球在1080~1180℃的溫度條件下進(jìn)行焙燒處理1h，冷卻得到所述載銅抑菌性多孔陶粒填料。

經(jīng)測試，上述實(shí)施例制備的載銅抑菌性多孔陶粒填料的粒徑為6~15mm，陶粒的堆積密度為900kg/m3，表觀密度達(dá)到1600kg/m3，顯氣孔率為45%，筒壓強(qiáng)度為9.5mpa。

為了對上述實(shí)施例制備的載銅抑菌性多孔陶粒填料的抑菌性進(jìn)行測試。將制備的載銅抑菌性多孔陶粒填料裝入濾柱內(nèi)，用大腸桿菌含量為4×105cfu/l水通過濾柱，濾料接觸時(shí)間為30min。通過對過濾后的水中的大腸桿菌進(jìn)行測量，大腸桿菌的去除率達(dá)到99%，從而，表明本發(fā)明的載銅抑菌性多孔陶粒填料具有較強(qiáng)的抗菌作用。此外，對比上述濾料進(jìn)、出水中cu⁺含量，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過濾料后，出水中cu⁺含量為0.002mg/l，從而表明cu⁺滲出含量極低。

綜上所述，本發(fā)明的載銅抑菌性多孔陶粒填料及其制備方法具備如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本發(fā)明可用于微污染源水過濾、污水生物處理、園林園藝等領(lǐng)域中，并對煉鋼爐渣進(jìn)行回收利用，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶。

（2）由于煉鋼爐渣內(nèi)富含鐵元素，通過cucl2浸泡及高溫煅燒形成銅的生成物后，使得所載cu元素更加均勻和致密，使用過程中不易脫附，使用時(shí)間長。

（3）木屑粉完全燃燒會(huì)留下孔隙，可以起到造孔劑的作用。此外，燃燒時(shí)既產(chǎn)生孔隙，也產(chǎn)生硅質(zhì)液相，二者相偶聯(lián)，從而可以形成孔徑均勻、孔隙發(fā)達(dá)、強(qiáng)度分布均勻的孔，提高了陶粒的抗壓強(qiáng)度。

（4）煉鋼爐渣內(nèi)富含sio2、cao、al2o3等無機(jī)物，在水處理方面可以同時(shí)去除水中的p、金屬元素，具有多種物質(zhì)的去除作用。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。