一種農業(yè)灌溉水處理材料的制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于水處理材料技術領域，具體涉及一種農業(yè)灌溉水處理材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]長三角土地肥沃，河網密布，水源充沛。隨著生產發(fā)展和人口劇增等多重因素，工業(yè)和生活“三廢”排放量不斷增加，地表灌溉水的污染并引起的水質性缺水越來越嚴重，生態(tài)環(huán)境壓力越來越大，特別在長三角下游的大部分地區(qū)地下水的鹽分很高，不能用于農業(yè)灌溉，上游工農業(yè)排放的污水和生活廢水是農業(yè)灌溉的唯一淡水資源。污水灌溉污染了農田土壤和產品質量，存在各種安全隱患。將污染灌溉水凈化處理后再利用，重復利用水資源，是緩解水資源短缺和水污染嚴重的重要手段[Son YK, Yoon CG, Rhee HP, et al.Paddy and Water Environment, 2013, 11，543-550.]。雖然污水處理技術已經成熟，可達到無病原菌、不破壞土壤的結構和性能、不危害農作物、不污染地下水等要求，但按照國家城市污水再生回灌農田安全技術規(guī)范來處理灌溉水，建設成本昂貴，難于在實際生產中應用。郭飛等[郭飛，周志疆，劉士輝等.安徽農學通報，2011，17，77-79]介紹了生物凈化處理、砂石過濾處理、紫外線殺菌處理、反滲透處理等灌溉水處理技術，但結合產能等需要，難于在大面積農田生產中達到理想的處理效果。楊再雍等[楊再雍，邱立華.李明玉.廣西輕工業(yè)，2008,113, 80-81.]研究應用人工濕地系統水凈化技術，是利用植物-微生物-基質聯合作用的生態(tài)工程方法，能有效去除污染物質，處理效果好，設備簡單，基建和運行費用低，維護管理方便，出水水質穩(wěn)定，能夠達到農田灌溉水質標準，但其所需要的占地面積地大，生廣上是不可行的。近年來，王修貴等[王修貴，魏小華.水利水電科技進展，2010，30,91-94.]廣泛開展了美國的灌溉-排水-濕地綜合管理系統在中國農村實際應用的研究工作，控制農業(yè)面源污染，同樣需要大量的濕地面積，不適合污水灌溉的預處理?？傮w上看，目前國內污水灌溉前缺少行之有效、使用方便的凈化處理措施，也缺乏相關的理論研究和技術支持。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種農業(yè)灌溉水處理材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將秸桿焙燒碳化，制備高比表面積多孔結構吸附材料，具體工藝包括粉碎秸桿、制備漿料、成型加工以及高溫焙燒等。本發(fā)明制備的水處理材料具有以下優(yōu)點:(I)吸附污染物容量大，有類似活性炭的多孔道結構，比表面積大，吸附活性點多；(2)吸附污染物種類多，可以去除灌溉水中的重金屬離子、微生物以及農藥、染料等有機物；(3)再生利用循環(huán)次數多，節(jié)約資源，降低成本;(4)制備方法簡單，不依賴大型儀器設備，有利于推廣和應用。本發(fā)明制備的水處理材料可用于大容量、流域性污染灌溉水的低成本凈化，市場前景廣闊。
[0004]本發(fā)明提出的農業(yè)灌溉水處理材料的制備方法，具體步驟如下:
I)粉碎秸桿:將秸桿粉碎成20?40目的顆粒； 2)制備秸桿混合漿料:將膨潤土、粉煤灰、鈦白粉、粘土、步驟I)得到的秸桿粉與水混合、攪拌，得到秸桿混合漿料；
3)成型加工:將秸桿混合漿料置于空心磚模具中，制成秸桿坯；
4)高溫焙燒:將秸桿坯置于窯爐中，于500?600°C下焙燒12?24小時，取出、冷卻，制得農業(yè)灌溉水處理材料。
[0005]本發(fā)明中，所述秸桿為麥秸桿、稻秸桿、大豆秸桿、玉米秸桿或油菜秸桿中任一種。
[0006]本發(fā)明中，秸桿混合漿料中，各種物質的重量百分比分別為:
膨潤土重量百分比5%?20% ；
粉煤灰重量百分比5%?20% ；
鈦白粉重量百分比5%?20% ；
粘土重量百分比5%?20% ；
稻桿粉重量百分比15%?30%;
其余為水，其總重量滿足100%。.利用本發(fā)明制備方法得到的灌溉水處理材料置于灌溉渠內，筑成長10米、橫截面為I平方米的濾層，檢測灌溉水通過前后的水質。
[0007]本發(fā)明的有益效果在于:(I)將膨潤土、粉煤灰、鈦白粉、粘土、秸桿粉混合，通過焙燒獲得復合水處理材料，在焙燒中，秸桿碳化，使得復合水處理材料具有高比表面積多孔結構，另一方面，焙燒生成的秸桿碳也具有污水凈化功能，提升了復合水處理材料的凈化能力。(2)利用膨潤土吸附重金屬離子、粉煤灰吸附有機物、鈦白粉催化滅活微生物、粘土粘結成型等功能，極大提高了復合水處理材料的適用性，這種新型復合材料的制備方法為國內外首創(chuàng)。(3)成本低、工藝簡單，對儀器設備的依賴度低。
【具體實施方式】
[0008]下面通過實施例進一步描述本發(fā)明。
[0009]實施例1
將麥秸桿用自來水洗凈，烘干，置于粉碎機中粉碎成20?40目的顆粒。
[0010]將5公斤膨潤土、20公斤粉煤灰、5公斤鈦白粉、20公斤粘土、15公斤稻桿粉與35公斤水混合、攪拌，得秸桿混合漿料。
[0011 ]將混合漿料置于空心磚模具中，制成秸桿坯。
[0012]將秸桿坯置于窯爐中，于500°C焙燒24小時，取出、冷卻，制得農業(yè)灌溉水處理材料。
[0013]將灌溉水處理材料置于灌溉渠內，筑成長10米、橫截面為I平方米的濾層，檢測灌溉水通過前后的水質，重金屬總量下降92%，農藥類有機物下降81%，類大腸桿菌群下降95%。
[0014]實施例2
將稻秸桿用自來水洗凈，烘干，置于粉碎機中粉碎成20?40目的顆粒。
[0015]將20公斤膨潤土、5公斤粉煤灰、20公斤鈦白粉、5公斤粘土、20公斤秸桿粉與30公斤水混合、攪拌，得秸桿混合漿料。
[0016]將混合漿料置于空心磚模具中，制成秸桿坯。
[0017]將秸桿坯置于窯爐中，于600°C焙燒12小時，取出、冷卻，制得農業(yè)灌溉水處理材料。
[0018]將灌溉水處理材料置于灌溉渠內，筑成長10米、橫截面為I平方米的濾層，檢測灌溉水通過前后的水質，重金屬總量下降86%，農藥類有機物下降98%，類大腸桿菌群下降99%。
[0019]實施例3
將大豆秸桿用自來水洗凈，烘干，置于粉碎機中粉碎成20?40目的顆粒。
[0020]將5公斤膨潤土、5公斤粉煤灰、5公斤鈦白粉、5公斤粘土、30公斤稻桿粉與50公斤水混合、攪拌，得秸桿混合漿料。
[0021 ]將混合漿料置于空心磚模具中，制成秸桿坯。
[0022]將秸桿坯置于窯爐中，于550°C焙燒18小時，取出、冷卻，制得農業(yè)灌溉水處理材料。
[0023]將灌溉水處理材料置于灌溉渠內，筑成長10米、橫截面為I平方米的濾層，檢測灌溉水通過前后的水質，重金屬總量下降96%，農藥類有機物下降76%，類大腸桿菌群下降81%。
[0024]實施例4
將玉米秸桿用自來水洗凈，烘干，置于粉碎機中粉碎成20?40目的顆粒。
[0025]將10公斤膨潤土、10公斤粉煤灰、10公斤鈦白粉、10公斤粘土、20公斤稻桿粉與40公斤水混合、攪拌，得秸桿混合漿料。
[0026]將混合漿料置于空心磚模具中，制成秸桿坯。
[0027]將秸桿坯置于窯爐中，于580°C焙燒16小時，取出、冷卻，制得農業(yè)灌溉水處理材料。
[0028]將灌溉水處理材料置于灌溉渠內，筑成長10米、橫截面為I平方米的濾層，檢測灌溉水通過前后的水質，重金屬總量下降83%，農藥類有機物下降96%，類大腸桿菌群下降79%。
[0029]實施例5
將油菜秸桿用自來水洗凈，烘干，置于粉碎機中粉碎成20?40目的顆粒。
[°03°]將15公斤膨潤土、10公斤粉煤灰、15公斤鈦白粉、10公斤粘土、18公斤稻桿粉與32公斤水混合、攪拌，得秸桿混合漿料。
[0031 ]將混合漿料置于空心磚模具中，制成秸桿坯。
[0032]將秸桿坯置于窯爐中，于540 °C焙燒14小時，取出、冷卻，制得農業(yè)灌溉水處理材料。
[0033]將灌溉水處理材料置于灌溉渠內，筑成長10米、橫截面為I平方米的濾層，檢測灌溉水通過前后的水質，重金屬總量下降90%，農藥類有機物下降86%，類大腸桿菌群下降91%。
【主權項】
1.一種農業(yè)灌溉水處理材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下: I)粉碎秸桿:將秸桿粉碎成20?40目的顆粒； 2 )制備秸桿混合漿料:將膨潤土、粉煤灰、鈦白粉、粘土、步驟I)得到的秸桿粉與水混合、攪拌，得到秸桿混合漿料； 3)成型加工:將秸桿混合漿料置于空心磚模具中，制成秸桿坯； 4)高溫焙燒:將秸桿坯置于窯爐中，于500?600°C下焙燒12?24小時，取出、冷卻，制得農業(yè)灌溉水處理材料。2.根據權利要求1所述的農業(yè)灌溉水處理材料的制備方法，其特征在于所述的秸桿為麥稻桿、稻稻桿、大S.稻桿、玉米稻桿或油菜稻桿之一種。3.根據權利要求1所述的農業(yè)灌溉水處理材料的制備方法，其特征在于所述的秸桿混合漿料中各種物質的重量百分比分別為: 膨潤土重量百分比5%?20% ； 粉煤灰重量百分比5%?20% ； 鈦白粉重量百分比5%?20% ； 粘土重量百分比5%?20% ； 稻桿粉重量百分比15%?30%; 其余為水，其總重量滿足100%。
【專利摘要】本發(fā)明屬于水處理材料領域，涉及一種農業(yè)灌溉水處理材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將秸稈焙燒碳化，制備高比表面積多孔結構吸附材料，具體工藝包括粉碎秸稈、制備漿料、成型加工以及高溫焙燒等。本發(fā)明制備的水處理材料具有以下優(yōu)點：（1）吸附污染物容量大，有類似活性炭的多孔道結構，比表面積大，吸附活性點多；（2）吸附污染物種類多，可以去除灌溉水中的重金屬離子、微生物以及農藥、染料等有機物；（3）再生利用循環(huán)次數多，節(jié)約資源，降低成本；（4）制備方法簡單，不依賴大型儀器設備，有利于推廣和應用。本發(fā)明制備的水處理材料可用于大容量、流域性污染灌溉水的低成本凈化，市場前景廣闊。
【IPC分類】B01J20/28, C02F1/28, B01J20/20, B01J20/30, C02F1/50
【公開號】CN105597677
【申請?zhí)枴緾N201610002219
【發(fā)明人】呂銀祥, 侯磊
【申請人】復旦大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年1月6日