《水處理新材料及其製作方法》是淮安市水產科學研究所於2004年12月4日申請的專利，該專利的申請號為2004100654914，公布號為CN1746114，公布日為2006年3月15日，發明人是何玉明、王維善、周鳳建、張勝宇、沈振國、吳淑久，該發明涉及水質淨化材料領域。
《水處理新材料及其製作方法》優選了一種材質較疏鬆、重量輕的物質作為骨架材料，添加在凹凸棒粘土中，凹凸棒粘土和這種骨架材料的重量比為（50－80）:（20－50），兩者混合均勻後添加適量水攪和，製作成形（如帶有孔的圓柱體、方形體也可以是環形圈、小球體），經風乾後再入爐焙燒，焙燒溫度以800－1100℃度為宜，焙燒時間約4小時，製成品經冷卻至室溫後，在其表噴塗以芽孢桿菌為主的有益微生物製劑。
2007年，《水處理新材料及其製作方法》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
（概述圖為《水處理新材料及其製作方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：水處理新材料及其製作方法
- 公布號：CN1746114
- 公布日：2006年3月15日
- 申請號：2004100654914
- 申請日：2004年12月4日
- 申請人：淮安市水產科學研究所
- 地址：江蘇省淮安市河堤路180號
- 發明人：何玉明、王維善、周鳳建、張勝宇、沈振國、吳淑久
- 分類號：C02F1/28(2006.01)、C04B33/04(2006.01)
- 代理機構：淮安市科文智慧財產權事務所
- 類別：發明專利
- 代理人：謝觀素
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
凹凸棒粘土是一種天然非金屬粘土礦物，它是一種晶質水合鎂鋁矽酸鹽礦物，具有獨特的層鏈狀晶體結構和十分細小（約0.01毫米×1毫米）的棒狀、纖維狀晶體形態，所以這種礦物質能夠在許多方面表現出優異的性能。
一般而言，凹凸棒粘土（礦石）經過酸洗去除非粘土成份，熱處理即可使其失去水份，300℃前分兩步失去吸附水和沸石水，400-600℃失去大部份結構水，從而改善其比表面積，甚至改變其結構，改性之後的凹凸棒粘土，比表面積高達300平方米/毫克以上甚至更高。凹凸棒粘土具有這種特殊的結構和較大的比表面積，決定了其具有良好的吸附性能。近些年，水處理領域的專家、學者、科技人員在凹凸棒粘土的套用方面做了很多有益探討，如2003年《工業水處理》中的《凹凸棒粘土及在水處理中的套用》，分類討論了凹凸棒粘土在水處理領域的套用，分析了存在問題，提出了相應的意見和建議；2000年《江蘇地質》中“凹凸棒粘土處理城市廢水的實驗”，1995年《環境污染與防治》中的“凹凸棒粘土處理印染廢水研究”以及1995年《礦產綜合利用》中的“凹凸棒石粉土吸附劑除磷酸鹽的研究”等，均對凹凸棒粘土作水處理劑進行了很多實驗和研究，其脫色、脫臭，對有機物、有害物質的吸附、降解等都優於2004年12月前已有材料但在凹凸棒粘土用於水處理技術中，大多採用凹凸棒粘土粉劑，或幾種礦物混配的粉劑，也有部份採用製成的固形物，但這些固形物均是在低溫下成型，放入水中後則會崩散（又成粉狀物），這些粉狀物在水中呈懸浮狀態，形成高粘度的懸浮液，雖然對水的處理效果不錯，但回收利用較為困難，只能讓其隨處理水流走，處理過的水也無法循環使用，仍然存在環境污染和資源浪費。
發明內容
專利目的
《水處理新材料及其製作方法》要解決的問題是，提供一種不僅具有上述的水處理效果，且在水中久泡不會鬆散，可多次重複使用的新材料，便於實現工業化生產，以及水的循環使用。
技術方案
《水處理新材料及其製作方法》的發明人經過長期的試驗研究，對新材料的配方、成形的形狀，成形的工藝，焙燒溫度等提出了較佳方案。為了既發揮凹凸棒粘土的優越性能，更有利於增加新材料的孔吸率，同時又要能降低凹凸棒粘土的粘性，便於製作成形，且成形材料自重輕，發明人經過對數十種材料的試驗，優選了一種材質較疏鬆、重量輕的物質作為骨架材料，添加到凹凸棒粘土中，凹凸棒粘土和這種骨架材料的重量比為（50-80）:（20-50），兩者混合均勻後添加適量水攪和，並製作成形，經風乾後再入爐焙燒。
所述的骨架材料選用煤渣、煤灰、漂珠等，焙燒溫度以800-1100℃度為宜，焙燒時間約4小時左右。製成品的形狀可以是帶有孔的圓柱體、方形體，也可以是環形圈、小球體。製成品經自然冷卻至室溫後，在其表面噴塗適量以芽孢桿菌為主的有益微生物製劑，經過這樣處理，該材料放入水中後，在短時間內，其表面即可生成生物膜，而發揮生物處理效果。
有益效果
1、《水處理新材料及其製作方法》經套用於廢水處理生產試驗證明，長期浸泡於水中不會崩散，且自重輕，出池、入池操作方便；
2、該發明不僅在水中久泡不會鬆散，而且它的孔吸率進一步增大，能更好地釋放微量元素，降解氨氮，便於有益微生物固著，處理效率高、效果好，更利於環保；
3、一次投料可長期使用，實現了連續化生產和水的循環使用；
4、當處理過的水質達不到要求時，則需對該材料進行活化處理，處理後的材料又可重複使用，從而節約了水處理成本；
5、該發明比其它水處理材料，如凹凸棒粘土、活性炭，麥飯石、沸石等，在處理效果相當的情況下成本則更低。
附圖說明
附圖1為《水處理新材料及其製作方法》方形體的立體示意圖；
附圖2：A為帶有三角形孔的圓柱體的立體示意圖，B為帶有圓孔的圓柱體的立體示意圖；
附圖3為該發明環形圈的立體示意圖；
附圖4為該發明小球體的立體示意圖。
權利要求
1、一種水處理材料，其特徵在於：由凹凸棒粘土和骨架材料組成，凹凸棒粘土中混合有骨架材料，所述骨架材料為煤渣、煤灰或漂珠，重量比為：凹凸棒粘土50—80，骨架材料20-50。
2、一種如權利要求1所述的水處理材料的製作方法，其特徵在於：凹凸棒粘土、骨架材料按重量比混合均勻，並加適量水攪和，製作成帶有孔的圓柱體、方形體、環形圈或小球體，經風乾後再入爐焙燒；爐窯的焙燒溫度在800-1100℃之間，焙燒時間4小時。
實施方式
取經改性處理後的凹凸棒粘土700公斤，20微米-250微米煤渣300公斤，兩者混合均勻，再加入適量水攪和，水量的多少以成型脫模後不變形為準；將攪和好的混合物，放入模內設有多個柱狀物的圓柱形模成形，脫模後的固形物呈圓柱體（如圖2所示），垂直於圓柱體的上下平面有多個和模內柱狀物相吻合的孔；圓柱體經風乾脫水後入爐焙燒，緩慢升溫至1000℃時，停止焙燒，這個過程大約需四小時，待其自然冷卻至室溫，用適量的、以芽孢桿菌為主的有益微生物製劑，噴塗到圓柱體的表面，至此則完成了該發明的製作，成品用隔潮、防菌的包裝物包裝後入庫備用。
現將該發明材料套用於生態型工廠化魚類養殖系統（另案申請）：將上述圓柱體按要求堆碼在水處理池中，用水泵將沉澱池中待處理水泵入處理池底部，處理水從池子底部向上反流，穿透該發明材料而溢流至人工濕地，現取2003年7、8、9三個月，經本池處理後水質指標（其中三項）對比如下：溶氧量平均由2.72毫克/升增加到3.77毫克/升，氨氮含量平均由1.06毫克/升下降到0.93毫克/升，亞硝態氮含量平均由0.9毫克/升下降到0.8毫克/升。流出人工濕地的水再進入裝有本材料的滴流池處理，現仍取2003年7、8、9三個月，經滴流池處理後水質指標（如上述）對比如下：溶氧量平均由4.18毫克/升增加到7.82毫克/升（增加87.1％），氨氮含量平均由0.6毫克/升下降到0.37毫克/升（下降30.2％），亞硝態氮含量平均由0.38毫克/升下降到0.16毫克/升（下降57.9％），硝態氮始終穩定在3-4毫克/升。經過該發明處理過的循環水清澈透明，相關指標完全達到魚類養殖的水質要求。
套用於印染廢水處理試驗：將印染廢水泵入堆碼有上述材料的處理池中，印染廢水仍如上述由池子底部向上反流，如此循環兩小時，廢水中COD去除率達87％，色度去除率達95.5％。
套用於城市污水處理試驗：將城市污水泵入堆碼有上述材料的處理池中，城市污水仍如上述由池子底部向上反流，如此循環兩小時，污水中COD去除率達86.5％。
《水處理新材料及其製作方法》材料用於水產品養殖循環水系統，已有（截至2004年12月）一年多時間，未經任何活化處理，處理過的水依然滿足水產品養殖要求。如果該材料失去活性，可採用以下方法進行活化處理：即將失去活性的材料從池子中取出，先用水沖洗，適當晾曬，再入爐焙燒；也可以先用水沖洗，再用酸洗，然後再用水沖洗、晾乾即可，方法簡單易行。
榮譽表彰
2007年，《水處理新材料及其製作方法》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
