申請日2016.05.17

　　公開(公告)日2016.07.20

　　IPC分類號C02F1/44; C02F1/28; B01J20/16; B01J20/30

　　摘要

　　一種適用于西部干旱農村地區的家用飲水處理裝置。采用珍珠巖作為基材，經過珍珠巖預加工、物料混合、浸潤、成型、干燥與焙燒工序制作所需形狀的微孔陶瓷膜容器;再選用天然凹凸棒土，經過預加工、物料混合、浸潤、造粒、干燥與焙燒工序制成所需凹凸棒土顆粒吸附濾料。容器內濾料可以采用單一的凹凸棒土顆粒濾料，也可以采用凹凸棒土與其他濾料如活性炭顆粒等組成的混合濾料。凈水時，既可以采用單級處理法，也可以采取二級或者多級處理法。該裝置具有結構簡單、材料無毒、易于制備、成本低，陶瓷膜容器可反復使用等優點。

　　權利要求書

　　1.一種適用于西部干旱農村地區的家用飲水處理裝置，其特征在于：采用珍珠巖為基材制作微孔陶瓷膜材料，并加工成所需形狀與尺寸的微孔陶瓷膜材料容器，該容器內置石英砂、凹凸棒土顆粒、活性炭顆粒作為濾料;所述濾料是單一濾料，或是凹凸棒土與其他濾料組成的混合濾料。

　　2.根據權利要求1所述一種適用于西部干旱農村地區的家用飲水處理裝置，其特征在于所述微孔陶瓷膜材料容器的制作方法具體包括以下步驟：

　　第一步.珍珠巖預加工：取珍珠巖，經粉碎、研磨后成粉體，過80目篩;

　　第二步.物料混合：將珍珠巖粉、海藻酸鈉、聚乙二醇和甲基纖維素按照質量比100：(10～15)：(0.4～0.7)：(4～6)的比例充分混合，再滴加適量蒸餾水，同時不斷攪拌、揉搓，形成塑性混合材料;

　　第三步.浸潤：將上述塑性混合材料，在密閉濕潤環境中靜置12～48小時;

　　第四步.成型：將上述浸潤后塑性混合材料置入容器中，壓制成所需形狀的容器，容器厚度為10～15mm;

　　第五步.干燥：將所制容器在常溫下自然風干;

　　第六步.焙燒：以0.5～2℃/min速度升溫至120℃，接著再以1.5～2.5℃/min速度升溫至850～1000℃，保持時間為0～1h，自然冷卻至室溫。

　　3.根據權利要求書1所述一種適用于西部干旱農村地區的家用飲水處理裝置，其特征在于所述凹凸棒土顆粒吸附濾料的制作方法具體包括以下步驟：

　　第一步.凹凸棒土預加工：取天然凹凸棒土，用蒸餾水按固液比1∶(5～10)浸泡12～24h，采用攪拌機高速攪拌10～30min后，再靜置12～24h，取懸濁液，用自動平衡離心機脫水15～30min，將脫水后的凹凸棒土放入烘箱內，在105±2℃下干燥，再研磨成粉體，過80目篩;

　　第二步.物料混合：將凹凸棒土、海藻酸鈉按照質量比100：(4～9)比例充分混合，再滴加蒸餾水，同時不斷攪拌，形成塑性混合材料;

　　第三步.浸潤：將塑性混合材料在密閉濕潤環境中靜置12～48小時。

　　第四步.造粒成型：將浸潤后塑性混合材料置入造粒機造粒或手工造粒，顆粒粒徑2～4mm;

　　第五步.干燥：將所制顆粒物常溫下自然風干;

　　第六步.焙燒：將風干后顆粒物置于馬弗爐中，在600～750℃下，焙燒2～3小時，然后自然冷卻，即得所需顆粒吸附濾料。

　　4.根據權利要求書1所述一種適用于西部干旱農村地區的家用飲水處理裝置，其特征在于該裝置凈化水時，采用單級處理法，或采取二級或者多級處理法。

　　說明書

　　一種適用于西部干旱農村地區的家用飲水處理裝置

　　技術領域

　　本發明屬于飲用水處理技術領域。涉及一種適用于經濟欠發達的西部干旱農村地區高濁飲用水的家用處理設備。該發明可以去除飲用水中的顆粒物，并對水中重金屬等污染物也有一定的去除功能。具體為采用珍珠巖作基材制備微孔陶瓷膜材料并加工成容器，容器內置凹凸棒土顆粒、活性炭等吸附濾料。

　　背景技術

　　我國西部干旱區面積遼闊，包含了新疆、甘肅西北部、寧夏、內蒙古西部四個地區。有些地方群眾世世代代為水愁，終年為解決吃水奔忙。有水地區，可以通過飲水工程，如最長可達幾千公里的露天水渠，將地表水(如黃河水)引到居民區存入地窖，供飲用和農田灌溉。有些地方特別是干旱缺水的山區，地表水系少，地下水資源埋藏不均，有些地區人畜飲水非常困難。為了解決吃水問題，通過降雨蓄集利用技術，利用集雨面將雨水引入地窖，蓄積起來，供人畜飲用。但無論長距離引來地表水，還是蓄積的雨水，通常水質渾濁，地窖里容易滋生細菌微生物等，特別長距離引來的地表水，水質受到沿途污染時有發生。廣大群眾在飲用前只是經過簡單沉淀，便加熱燒開直接飲用，飲用水質得不到保證，對廣大群眾的健康構成了威脅。

　　常規飲用水濁度的去除，采用的是混凝、沉淀、過濾的工序，但對上述西部干旱農村地區的飲用水是存于地窖中的長距離引來的地表水或雨水，無法集中進行飲用水處理，因而自來水廠的混凝、沉淀、過濾工藝不適用。為了提高沉淀效果可以向水中投加混凝劑，但混凝劑投加量無法根據水質變化進行控制，投加混凝劑雖在一定程度上可有效降低濁度，也存在引入新污染的風險。石英砂過濾技術，需要結構復雜的濾池，不適于分散飲用水處理，對水中其他污染物去除作用有限。

　　市場上所售飲用水凈水器，多采用反滲透膜分離法，雖然可以有效去除水中污染物，但需要一套完備的設備，造價與運行費用均較高，不適用于欠發達的西部干旱農村地區群眾高濁飲用水的處理�；钚蕴渴怯猛咀顝V的水處理吸附劑。它具有高度發達的孔隙結構和巨大的比表面積，在水處理過程中，活性炭有著非常重要的作用。市場所售的活性炭吸附裝置主要用來吸附去除水中的有機污染，而不適于高濁水的處理。

　　目前，尚缺乏簡單經濟、針對西部干旱農村地區家庭高濁飲用水處理技術。

　　發明內容

　　技術問題：本發明設計了一種適用于西部干旱農村地區的家用飲水處理裝置，可以使高濁飲用水有效過濾，并可對水中重金屬等污染物等進行有效吸附去除。該裝置采用珍珠巖制作微孔陶瓷膜材料，并加工成所需形狀與尺寸的容器，容器內置凹凸棒土顆粒濾料，或凹凸棒土顆粒、活性炭顆粒等多種濾料。微孔陶瓷膜對水中顆粒物具有良好的過濾效果;顆粒吸附濾料除了起到過濾作用，還可有效吸附去除水中重金屬離子等污染物。該反應器具有結構簡單、成本低、操作方便、可重復使用等優點。

　　技術方案：本發明的一種適用于西部干旱農村地區的家用飲水處理裝置，采用珍珠巖為基材制作微孔陶瓷膜材料，并加工成所需形狀與尺寸的微孔陶瓷膜材料容器，該容器內置石英砂、凹凸棒土顆粒、活性炭顆粒作為濾料;所述濾料是單一濾料，或是凹凸棒土與其他濾料組成的混合濾料。

　　本發明的陶瓷膜容器可以制作成所需形狀尺寸，可以裝配單一濾料，也可以裝配混合濾料濾料;可采用單級處理模式，也可采用多級處理模式。本發明具體材料制備包括以兩個主要部分：

　　(一).微孔陶瓷膜容器制作

　　第一步.珍珠巖預加工。取珍珠巖，經粉碎、研磨后成粉體，過80目篩;

　　第二步.物料混合。將珍珠巖粉、海藻酸鈉、聚乙二醇和甲基纖維素按照質量比100：(10～15)：(0.4～0.7)：(4～6)的比例充分混合，再滴加適量蒸餾水，同時不斷攪拌、揉搓，形成塑性混合材料;

　　第三步.浸潤。塑性混合材料，在密閉濕潤環境中靜置12～48小時;

　　第四步.成型。將浸潤后塑性混合材料置入容器中，壓制成所需形狀的容器，容器厚度通常10～15mm。

　　第五步.干燥。將所制容器在常溫下自然風干。

　　第六步.焙燒。以0.5～2℃/min速度升溫至120℃，接著再以1.5～2.5℃/min速度升溫至850～1000℃，保持時間為0～1h，自然冷卻至室溫。

　　(二).凹凸棒土顆粒吸附濾料制作

　　第一步.凹凸棒土預加工。取天然凹凸棒土，用蒸餾水按固液比1∶(5～10)浸泡12～24h，采用攪拌機高速攪拌10～30min后，再靜置12～24h，取懸濁液，用自動平衡離心機脫水15～30min，將脫水后的凹凸棒土放入烘箱內，在105±2℃下干燥，再研磨成粉體，過80目篩。

　　第二步.物料混合。將凹凸棒土、海藻酸鈉按照質量比100：(4～9)比例充分混合，再滴加蒸餾水，同時不斷攪拌，形成塑性混合材料。

　　第三步.浸潤。塑性混合材料，在密閉濕潤環境中靜置12～48小時。

　　第四步.造粒成型。將浸潤后塑性混合材料置入造粒機造�；蚴止ぴ炝＃�顆粒粒徑2～4mm。

　　第五步.干燥。將所制顆粒物常溫下自然風干。

　　第六步.焙燒。將風干后顆粒物置于馬弗爐中，在600～750℃下，焙燒2～3小時，然后自然冷卻，即得所需顆粒吸附濾料。

　　有益效果：本發明的優點如下：

　　1.本發明采用耐高溫、無毒的珍珠巖和凹凸棒土分別作為制作微孔陶瓷膜容器和顆粒吸附濾料的基材，其他添加劑經高溫焙燒后，也不會產生有毒物質，不會對處理后水產生二次污染。

　　2.本發明的陶瓷膜容器和顆粒吸附濾料的制備和成型工藝簡單，操作方便。其中陶瓷膜容器可以清洗后，反復使用，因而使用成本低廉，特別適于經濟欠發達農村地區生活飲用水的處理。

　　3.本發明容器內裝配的濾料可以根據所需去除水中污染物的性質進行選擇，既可以是均質的凹凸棒土顆粒吸附濾料，也可以是多材料的混合濾料。

　　4.本發明的陶瓷膜容器可以制作成所需形狀尺寸，既可以一個容器單級處理使用，還可以多個容器配合多級處理使用。