本发明属水处理领域，具体涉及一种水处理滤料及其制备方法。
背景技术：
目前国内水处理的传统方式是采用石英砂、活性炭及锰砂等材料对水进行处理，其流程复杂，须培养活性滤膜，而当锰含量高或铁锰共存时，活性滤膜的成熟期长达数月甚至半年以上。且石英砂、锰砂滤料是内部没有孔隙的颗粒石子，只能表面吸附，对水既不能除色，也不能去味。
技术实现要素：
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种水处理滤料及其制备方法。所述水处理滤料其内部微孔数量多，孔隙率高，展开表面积巨大，无需添加任何化学试剂及絮凝剂，即可有效除去水中悬浮物、固体颗粒杂质及锰、砷等有害元素，使用寿命长；所述制备方法操作简便，工艺易控，有利于规模化生产。
本发明的方案是，提供一种水处理滤料，包括如下重量份的原料：沸石25～35份，活性炭25～35份，重矿渣20～30份，二氧化锰8～12份和填料3～7份。
优选地，所述水处理滤料，包括如下重量份的原料：沸石30份，活性炭30份，重矿渣25份，二氧化锰10份和填料5份。
优选地，所述活性炭的微孔直径为10～30nm，表面积为800～1000m2/g。
优选地，所述填料的表面积为320～380m2/g。且填料中含有硅、铁、锰、碳等元素。
基于相同的技术构思，本发明的再一方案提供一种水处理滤料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将活性炭和沸石粉碎后搅拌混合，得混合物a；
(2)将二氧化锰和重矿渣依次按顺序加入至步骤(1)所得混合物a中，加热后进行搅拌混合，得混合物b；
(3)将填料与混合物b混合，加热条件下充分混合，即得水处理滤料。
优选地，步骤(1)中，所述搅拌的转速为150～200r/min，所述混合的时间为30～40min。
优选地，步骤(2)中，所述加热的温度为140～160℃，所述搅拌的转速为180～220r/min，所述混合的时间为20～30min。
优选地，步骤(2)中，所述搅拌混合的过程中通入氧气。
优选地，步骤(3)中，所述加热的温度为110～120℃，所述混合的时间为40～50min。
优选地，所述水处理滤料经检验合格后，进一步包装、入库。
为了更好的理解本发明，现对本发明所用原料做进一步解释。
沸石：是一种含水的碱或碱土金属铝硅酸盐矿物，具有架状结构，即通俗表述为分子像搭架子于晶格内连在一起，中间形成很多空腔。沸石可以借水的渗滤作用，以进行阳离子的交换，其成分中的钠离子可与水溶液中的钙、镁等离子交换，工业上用以软化硬水。沸石的晶体结构是由硅(铝)氧四面体连成三维的格架，格架中有各种大小不同的空穴和通道，具有很大的开放性。晶格中存在的大小不同空腔，可以吸取或过滤大小不同的其他物质的分子。
活性炭：活性炭是由木质、煤质和石油焦等含碳的原料经热解、活化加工制备而成的，具有发达的孔隙结构、较大的比表面积和丰富的表面化学基团，故特异性吸附能力较强。
活性炭中的微孔比表面积占活性炭比表面积的95％以上，在很大程度上决定了活性炭的吸附容量；中孔比表面积占活性炭比表面积的5％左右，是不能进入微孔的较大分子的吸附位，在较高的相对压力下产生毛细管凝聚。
活性炭内部具有晶体结构和孔隙结构，活性炭表面也有一定的化学结构。活性炭吸附性能不仅取决于活性炭的物理(孔隙)结构，而且还取决于活性炭表面的化学结构。在活性炭制备过程中，炭化阶段形成的芳香片的边缘化学键断裂形成具有未成对电子的边缘碳原子。这些边缘碳原子具有未饱和的化学键，能与诸如氧、氢、氮和硫等杂环原子反应形成不同的表面基团，这些表面基团的存在毫无疑问地影响到活性炭的吸附性能。
活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。
吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。吸附能力的大小是用吸附量来衡量的，吸附速度是指单位时间内单位重量的吸附剂所吸附的量。在水处理中，吸附速度决定了吸附剂与污水的接触时间。
重矿渣：高炉在炼铁时的高温下(1400～1600℃)，将氧化铁还原成金属铁时产生的熔融块渣，在空气中自然缓慢冷却所形成的坚硬石质粉料，具有丰富的微孔结构。
二氧化锰：二氧化锰对环境污染物有很好的吸附降解效果，可用于除去污水中的toc和cod。
本发明的有益效果为：
1、本发明所述的水处理滤料，是基于沸石、活性炭、重矿渣、二氧化锰和填料制备而成的触碰式滤料，其内部微孔数量多，孔隙率高，展开表面积巨大，无需添加任何化学试剂及絮凝剂，即可有效除去水中悬浮物、固体颗粒杂质及锰、砷等有害元素；且经检测可知，其反洗容易，反洗用水量少，且可通过反复清洗进行重复使用，寿命更长。
2、本发明所述的水处理滤料的制备方法，其操作简便，工艺易控，有利于规模化生产。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种水处理滤料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取25kg微孔直径为10nm、表面积为800m2/g的活性炭，与25kg沸石粉碎后在150r/min的条件下搅拌混合30min，得混合物a；
(2)将8kg二氧化锰和20kg重矿渣依次按顺序加入至步骤(1)所得混合物a中，将温度加热至140℃，并通入氧气，在180r/min的条件下进行搅拌混合20min，得混合物b；
(3)将3kg填料与混合物b混合，将温度加热至110℃，充分混合40min后自然冷却，即得水处理滤料，再经检验合格后包装、入库。
实施例2
本实施例提供一种水处理滤料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取35kg微孔直径为30nm、表面积为1000m2/g的活性炭，与35kg沸石粉碎后在200r/min的条件下搅拌混合40min，得混合物a；
(2)将12kg二氧化锰和30kg重矿渣依次按顺序加入至步骤(1)所得混合物a中，将温度加热至160℃，并通入氧气，在220r/min的条件下进行搅拌混合30min，得混合物b；
(3)将7kg填料与混合物b混合，将温度加热至120℃，充分混合50min后自然冷却，即得水处理滤料，再经检验合格后包装、入库。
实施例3
本实施例提供一种水处理滤料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取30kg微孔直径为20nm、表面积为900m2/g的活性炭，与30kg沸石粉碎后在200r/min的条件下搅拌混合40min，得混合物a；
(2)将10kg二氧化锰和25kg重矿渣依次按顺序加入至步骤(1)所得混合物a中，将温度加热至150℃，并通入氧气，在200r/min的条件下进行搅拌混合25min，得混合物b；
(3)将5kg填料与混合物b混合，将温度加热至115℃，充分混合45min后自然冷却，即得水处理滤料，再经检验合格后包装、入库。
对比例1
本对比例提供一种水处理滤料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将30kg沸石粉碎后，依次加入10kg二氧化锰和25kg重矿渣，将温度加热至150℃，并通入氧气，在200r/min的条件下进行搅拌混合25min，得混合物；
(2)将5kg填料与混合物混合，将温度加热至115℃，充分混合45min后自然冷却，即得水处理滤料，再经检验合格后包装、入库。
对比例1与实施例3的区别在于，对比例1不含有活性炭，其他操作与实施例3相同。
对比例2
本对比例提供一种水处理滤料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取30kg微孔直径为20nm、表面积为900m2/g的活性炭，并依次加入10kg二氧化锰和25kg重矿渣，将温度加热至150℃，并通入氧气，在200r/min的条件下进行搅拌混合25min，得混合物；
(2)将5kg填料与混合物混合，将温度加热至115℃，充分混合45min后自然冷却，即得水处理滤料，再经检验合格后包装、入库。
对比例2与实施例3的区别在于，对比例2不含有沸石，其他操作与实施例3相同。
对比例3
本对比例提供一种水处理滤料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取30kg微孔直径为20nm、表面积为900m2/g的活性炭，与30kg沸石粉碎后在200r/min的条件下搅拌混合40min，得混合物a；
(2)将10kg二氧化锰加入至步骤(1)所得混合物a中，将温度加热至150℃，并通入氧气，在200r/min的条件下进行搅拌混合25min，得混合物b；
(3)将5kg填料与混合物b混合，将温度加热至115℃，充分混合45min后自然冷却，即得水处理滤料，再经检验合格后包装、入库。
对比例3与实施例3的区别在于，对比例3不含有重矿渣，其他操作与实施例3相同。
对比例4
本实施例提供一种水处理滤料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取30kg微孔直径为20nm、表面积为900m2/g的活性炭，与30kg沸石粉碎后在200r/min的条件下搅拌混合40min，得混合物a；
(2)将25kg重矿渣加入至步骤(1)所得混合物a中，将温度加热至150℃，并通入氧气，在200r/min的条件下进行搅拌混合25min，得混合物b；
(3)将5kg填料与混合物b混合，将温度加热至115℃，充分混合45min后自然冷却，即得水处理滤料，再经检验合格后包装、入库。
对比例4与实施例3的区别在于，对比例4不含有二氧化锰，其他操作与实施例3相同。
对比例5
本实施例提供一种水处理滤料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取30kg微孔直径为20nm、表面积为900m2/g的活性炭，与30kg沸石粉碎后在200r/min的条件下搅拌混合40min，得混合物；
(2)将25kg重矿渣加入至步骤(1)所得混合物中，将温度加热至150℃，并通入氧气，在200r/min的条件下进行搅拌混合25min，自然冷却后即得水处理滤料，再经检验合格后包装、入库。
对比例5与实施例3的区别在于，对比例5不含有填料，其他操作与实施例3相同。
现对实施例1～3与对比例1～5所得水处理滤料及市售过滤材料进行性能及效果检测，检测结果如表1所示。
其中，反洗水量与节水省电率均以目前市售的过滤材料为基准，进行比较。
表1检测结果
结论：
就孔隙率指标而言，实施例1～3所得水处理滤料的孔隙率大于对比例和市售过滤材料；就反洗强度指标而言，实施例1～3所得水处理滤料的反洗强度低于对比例和市售过滤材料，反洗更加容易；就反洗水量指标而言，实施例1～3所得水处理滤料的反洗用水量明显低于对比例和市售过滤材料，表明反洗更加省水；就节水省电率指标而言，实施例1～3所得水处理滤料较对比例和市售过滤材料明显节水省电。
由实施例1～3检测结果可知，实施例3所得水处理滤料的综合性能最佳，表明当操作参数及用量取中间值时，性能最好。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
1.一种水处理滤料，其特征在于，包括如下重量份的原料：沸石25～35份，活性炭25～35份，重矿渣20～30份，二氧化锰8～12份和填料3～7份。
2.根据权利要求1所述的水处理滤料，其特征在于，包括如下重量份的原料：沸石30份，活性炭30份，重矿渣25份，二氧化锰10份和填料5份。
3.根据权利要求1或2所述的水处理滤料，其特征在于，所述活性炭的微孔直径为10～30nm，表面积为800～1000m2/g。
4.根据权利要求1或2所述的水处理滤料，其特征在于，所述填料的表面积为320～380m2/g。
5.权利要求1～4所述任一水处理滤料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将活性炭和沸石粉碎后搅拌混合，得混合物a；
(2)将二氧化锰和重矿渣依次按顺序加入至步骤(1)所得混合物a中，加热后进行搅拌混合，得混合物b；
(3)将填料与混合物b混合，加热条件下充分混合，即得水处理滤料。
6.根据权利要求5所述水处理滤料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述搅拌的转速为150～200r/min，所述混合的时间为30～40min。
7.根据权利要求5所述水处理滤料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述加热的温度为140～160℃，所述搅拌的转速为180～220r/min，所述混合的时间为20～30min。
8.根据权利要求5所述水处理滤料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述搅拌混合的过程中通入氧气。
9.根据权利要求5所述水处理滤料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述加热的温度为110～120℃，所述混合的时间为40～50min。
10.根据权利要求5所述水处理滤料的制备方法，其特征在于，所述水处理滤料经检验合格后，进一步包装、入库。
技术总结