【正文】 號(hào)樣品、 3 號(hào)樣品分別表示添加 成孔劑 顆粒大小為 40～ 80目、 80～ 160目、 ≥ 160 目的樣品 。因此在實(shí)際濾料制備過程中，可以根據(jù)上述公式計(jì)算出適宜的煤粉添加量，以取得理想的 濾料氣孔率、吸水率和體積密度等性能參數(shù)。然后采用液滴攝像法測定接觸角 ( 試驗(yàn)液體為水 ) 熱重分析 采用德國產(chǎn) Netzsch STA4 49C 型綜合熱分析儀進(jìn)行 TG DTA 分析（簡稱 TG DTA ），可以分析濾料在制備加熱過程中物理化學(xué)變化 溫度范圍 RT ～ 1400 ℃ ，加熱速率 15 ℃ /min ，溫度準(zhǔn)確度 177。旋轉(zhuǎn) 360 176。 表 4 6 多孔濾料的 性能及表征測試方法 T abl e 4 6 M e asuri ng m ethod of p r oper t ie s a nd c ha racteri z ati on on p or ous fil te r me di a 名稱 測試工具或方法 測試條件 吸水率、顯氣孔率、體積密度 根據(jù)國標(biāo) GB1966 80 測定 孔徑與孔徑分布 按 BET 法測定 耐酸 、 耐堿性 根據(jù)國標(biāo) GB1970 80 測定 抗壓碎強(qiáng)度 根據(jù) “GB1964 1996 T 多孔陶瓷抗壓碎強(qiáng)度試驗(yàn)方法 ” ，采用美國產(chǎn) MTS810陶瓷試驗(yàn)系統(tǒng)測試 加 載速率 ～1m/min ，工作頻率 0 ～10Hz ，載荷量程 177。 3） 除油 小 試 實(shí)驗(yàn) 未改性的濾 料 表面預(yù)處理 親油改性劑中浸 漬 干 燥 固 化 陳 化 親油表面改性濾 料 溫度/℃ 控制分液漏斗和滴定管活塞的開度調(diào)節(jié)濾床的濾速為 15m/h，過濾 20min 后采樣測出水中油的濃度，所有實(shí)驗(yàn)均在 25℃ 進(jìn)行。 圖 43 綜合 污泥 質(zhì)多孔濾料的制備工藝 Preparation technics flow block chart of prehensive sludge porous filter media 綜合污泥、粉煤灰等原料 配料 球磨 過篩 粒度調(diào)整 造粒 陳腐 成球 干燥 燒成 樣品 0 100 200 300 400 500 600 700020040060080010001200Firing temperature(oC)F irig ti m e /m in 濾料表面親油改性實(shí)驗(yàn) （ 1）改性實(shí)驗(yàn) 采用低表面能的含氫硅油和丙基三甲氧基硅烷對濾料表面改性， 工藝流程 見 圖 45。 除油實(shí)驗(yàn)裝置 除油試驗(yàn)裝置，主體 用 酸式滴定管 參數(shù)：內(nèi)徑 Φ =、長 度 L=750mm，底部承托層厚 度為 2cm的石英砂，濾層厚度為 450mm的武鋼 綜合污泥質(zhì)改性濾料 ，酸式滴定管頂部設(shè) 置 的 高位水箱 為 125ml容量的分液漏斗 ，見圖 42 所示 。 表 42 其它原料的化學(xué)成分 (wt %) Table 42 Chemical positions of other raw materials (wt %) 原料 成分 煤矸石 （骨料） 粉煤灰 （骨料） 煤粉（成孔劑） SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 水分 — — 灰分 揮發(fā)分 游離碳 表面親油改性劑 采用高含氫硅油（ 202）和丙基三甲氧基硅烷（ WD10），分別為公司產(chǎn)品。 實(shí)驗(yàn) 原料 和藥品 綜合污泥的特性和成份分析 采用武鋼 北湖綜合廢水處理廠的綜合污泥為主要原料，其干化脫水后 成分 分析如表 41: 表 41 綜合 污泥的化學(xué)成分 Table 41 Chemical positions of of prehensive sludge 成分 含量（ %） MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 K2O CaO TiO2 Cr2O3 MnO Fe2O3 ZnO SrO ZrO2 BaO Cl 燒失量 從上表中可以看出， 綜合 污泥中含有較多的氧化鈣（ 40%）及部分 SiO2（ %）、氧化鐵（ %）和 Al2O3（ %），這些成分及其組成比例對保證多孔性濾料具備較高機(jī)械強(qiáng)度和氣孔率是極其有利的。 3） 利用改性濾料， 設(shè)計(jì)并制作完成一套串級(jí)連續(xù)流的壓力過濾裝置，采用“反粒度過濾”的運(yùn)行方式，即前段采用粒徑較大、比重較小的濾料；下層采用粒徑較小、比重較大的濾料，同 時(shí)每段濾層仍保持均質(zhì)濾料結(jié)構(gòu)，使得截污量在整個(gè)濾層中分布趨于均勻，并有效避免了混層的發(fā)生。 熱軋、高線含油廢水深度凈化處理及回用技術(shù)研究與應(yīng)用 研究總結(jié)報(bào)告 1 課題來源 本課題來源于 2020 年武鋼 科技進(jìn)步項(xiàng)目（ 鋼 政發(fā) [2020]7 號(hào)文件）。 4） 通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和現(xiàn) 場中試試驗(yàn)及應(yīng)用性生產(chǎn)試驗(yàn)驗(yàn)證其可 行性。同時(shí)，說明剩余污泥中有機(jī)雜質(zhì)成分相對較高，燒失量達(dá)到%，說明這些有機(jī)雜質(zhì)一方面雖然有助于多孔濾料制備過程中氣孔的大量生成，但另一方面在高溫?zé)Y(jié)過程中還需要設(shè)置有機(jī)除塵的裝置，以免對周邊大氣環(huán)境造成新的污染。其結(jié)構(gòu)式見圖 41。 實(shí)驗(yàn)方法 綜合污泥質(zhì)多孔濾料的制備實(shí)驗(yàn) （ 1）配方設(shè)計(jì) 分別選取煤粉、鋸末、可溶淀粉作為 成孔劑 ，其中 煤粉 擬設(shè)定 取 80200 目之間的料，鋸末 設(shè)定 取 40120 目之間的料， 可溶淀粉 取 4080 目的料 ，進(jìn)行 了 不同成孔劑加入量、 骨料顆粒級(jí)配、成孔劑顆粒級(jí)配等 的配方設(shè)計(jì) ，分別 見表 4 表 4 表 45。 圖 45 親油改性 濾料改性流程 Modification flow of lipophilic modified filter media （ 2）改性工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn) 1）預(yù)處理工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn) 首先 對 用 水洗、酸洗（ 1mol/L 的硝酸浸泡 24h）、醇洗 三種濾料表面 清洗 工藝進(jìn)行優(yōu)化 ，采用 圖 42 除油試驗(yàn)裝置測量濾料改性后的除油率，以除油率評價(jià)預(yù)處理工藝。 測試方法 通過接觸角測試、熱重分析、 含油量的測定 、微觀表征（ SEM、 XRD、 FTIR） 等方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試分析以及 Pa、 Wa、 D、抗壓隨強(qiáng)度 的分析計(jì)算。100kN ，行動(dòng)器行程 177。樣品表面蒸鍍一層金膜。 ℃ 結(jié)果分析與討論 多孔濾料制備與性能 評價(jià) 成孔劑種類及添加量對 Pa、 Wa、 D 的影響 4550556065700 10 20 30 40 50加入量/ %Pa/%煤粉鋸末可溶淀粉 0 10 20 30 40D/(g?cm?加入量/% 煤粉 鋸末 可溶淀粉 圖 46 三種成孔劑及添加量對 Pa 的影響 圖 47 三種成孔劑及添加量對 D 的影響 Effect of poreforming agent on Pa Effect of d poreforming agent on D 3040506070800 10 20 30 40 50加入量/ %Wa/%煤粉鋸末可溶淀粉 圖 48 三種成孔劑及添加量對 Wa 的影響 Effect of different addition of poreforming agent on Wa 從圖 46 和圖 47 可以看出，濾料顯氣孔率和體積密度隨著成孔劑煤粉和可溶淀粉添加量的增加分別不斷上升和減小，這是由于煤粉和可溶淀粉均含有大量的碳，在濾料的制備過程中，隨著燒成溫度的提高，這兩種成孔劑會(huì)發(fā)生熱分解反應(yīng)而形成大量 CO2 氣體，從而在濾料的表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)中形成很多孔隙空間，導(dǎo)致顯氣孔率的上升和體積密度減?。欢煽讋殇從r(shí)的濾料顯氣孔率和體積密度變化規(guī)律有所不同，在鋸末添加量達(dá)到 10%時(shí)分別達(dá)到最高值和最小值，隨后分別開始 逐漸降低和增大，這可能是因?yàn)殇從╀從┍戎匦?、體積大，當(dāng)添加量達(dá)到 10%以后，質(zhì)量比太大時(shí)，燃燒后形成太多大的空洞，而不是小孔隙， 使濾料顯氣孔率反而變小，同時(shí)，還可能由于鋸末分解產(chǎn)物會(huì)和濾料的其它組分發(fā)生共溶的化學(xué)反應(yīng)，所形成的玻璃相會(huì)堵塞濾料內(nèi)部的一些微孔，分別使得 Pa值和 D值出現(xiàn)下降和增大趨勢，因此較多的鋸末加入對濾料的微孔形成是不利的。 骨料顆粒級(jí)配對 Pa、 Wa、 D 的影響 對 表 44骨料顆粒級(jí)配的配方設(shè)計(jì)中 1 17 號(hào)配方制得的 武鋼綜合污泥質(zhì) 濾料的 Pa、D 分別為 %、 、 。由圖可見， 當(dāng)成孔劑顆粒粒徑增大時(shí)， 氣孔率有小幅上升而體積密度和 抗壓碎強(qiáng)度 略微減小。再者，為了便 于部分液相與主晶相的生成，提高 武鋼綜合污泥質(zhì)濾料 的強(qiáng)度， 在 1000℃ 以上高溫階段，也必須有適當(dāng)?shù)谋貢r(shí)間， 但保溫時(shí) 間過長，會(huì)使液相生成過多，堵塞孔洞，使氣孔率下降。由圖中可見，隨燒成溫度的升高，氣孔率大幅下降，當(dāng)分別達(dá)到 1160℃、 1180℃ 時(shí)，氣孔率分別為 48%、 9%左右，說明 1180℃ 時(shí)濾料已過燒 ， 濾料內(nèi)部形成過量的玻璃相，導(dǎo)致濾料的氣孔率和吸水率急劇下降而體積密度和 抗壓碎強(qiáng)度升高，而在 1130℃～ 1160℃內(nèi)，濾料的 氣孔率保持在 55%左右，此時(shí)制得濾料的 理化性能良好，因此，適合作為 武鋼污泥質(zhì)濾料的最優(yōu) 燒成溫度范圍確定為： 1130℃ ～ 1160℃ 內(nèi)。 （ a）未加成孔劑的 SEM 照片 （ b）加入煤粉成孔劑的 SEM 照片 （ c） 加入鋸末成孔劑的 SEM 照片 （ d） 加入可溶 淀粉成孔劑的 SEM 照片 圖 411 未添加和添加不同成孔劑的濾料樣品斷面的 SEM SEM micrographs of fractured surface of samples of different addition of poreforming agent 顯氣孔率與 抗壓碎 強(qiáng)度的關(guān)系 從上面的 討論 中可得知： 煤粉為較佳成孔劑 ， 成孔劑和骨料的粒級(jí)對濾料的顯氣孔率影響較小 ，而 成孔劑煤粉 添 加量和燒成溫度 對 濾料的 兩個(gè)主要性能 Pa和 抗壓碎強(qiáng)度 有不同方向的顯著影響 ， 為了進(jìn)一步調(diào)控 這個(gè)矛盾，使之達(dá)到最佳平衡狀態(tài)， 本 研究還 討論了濾料顯氣孔率 與 濾料抗壓碎強(qiáng)度的關(guān)系 。 因此，為了能夠同時(shí)得到較合適的 顯氣孔 率和 抗壓碎強(qiáng)度 值， 可 首先 根據(jù)此方程來 計(jì)算出不同氣孔率下濾料的壓碎強(qiáng)度 ，再結(jié)合 中的擬合方程 ， 便可通過調(diào)節(jié)煤粉 添 加量來平衡 二者 之間的矛盾 。濾料內(nèi)部已形成了許多由骨架分隔成的密集微小空隙空間結(jié)構(gòu)，而且這些孔隙相互連通，說明其不僅具有很大的比表面積和良好的吸附功能，而且具備較高的機(jī)械強(qiáng)度，這些性能對含油廢水處理的實(shí)際應(yīng)用都是非常有利的。 （ 4）熱重分析 由圖 415 可知，武鋼綜合污泥質(zhì)濾料在 400℃ 之前有微弱失重現(xiàn)象，是由于 圖 414 濾料樣品的 XRD 圖譜 XRD dragrams of filter media sample 10 20 30 40 50 60 ????2 θ （176。 本節(jié)主要通過兩種改性劑 改性樣品的紅外分析、接觸角測定分析、 SEM形貌觀察比較試驗(yàn)，選擇其中之一作為本研究的改性劑。 4000 3500 3000 2500 2020 1500 1000 500 Bacb圖 416 不同改性條件濾料的 FTIR FTIR dragrams of modified filter media by different addition a— 原始濾料 b— 丙基三甲氧基硅烷改性 c— 含氫硅油 改性 (c) 丙基三甲氧基硅烷改性 圖 417 接觸角測定 Fig. 417 Measure of contact angle 圖 417 為接觸角的測定結(jié)果。表明改性后隨著接觸角發(fā)生顯著的變化，基