一种轻质微孔陶瓷过滤材料及其制备方法和水处理过滤用陶瓷颗粒及其制备方法与流程

1.本发明属于水过滤技术领域，具体涉及一种轻质微孔陶瓷过滤材料及其制备方法和水处理过滤用陶瓷颗粒及其制备方法。


背景技术：

2.在水处理过滤领域，大部分用到石英砂，但是由于其表面光滑，截留效果差，同时由于其比重达到了2.6 g/cm
³
，反洗的能耗比较大。
3.陶粒也是一种过滤材料，比重轻但是微孔在颗粒内部，表面状态不理想。且形成陶瓷结合的温度一般在1450-1620℃，烧结温度高，不适用于水处理高精度过滤领域，由于该领域所需的陶瓷材料数量大，高温烧结不经济。
4.火山岩也可以作为过滤材料，且火山岩表面多孔，但是孔径比较大，且由于天然形成孔径不可控，虽然比重比石英砂轻，一般为1.6 g/cm
³
，但仍有降低的空间。
5.综上所述，从过滤材料的综合效果和市场需求分析，本领域希望能有一种表面多微孔，而且孔径可以人为控制，比重尽量轻，烧结温度低的配方生产工艺方法。
6.此外除了满足过滤功能的需要，最好还可以有彩色可选，例如用于水族观赏的过滤场合，各种鱼缸的底层砂滤等。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了克服现有技术存在的过滤材料的过滤性能、反冲洗性能有待进一步提高的缺陷，提供一种轻质微孔陶瓷过滤材料及其制备方法和水处理过滤用陶瓷颗粒及其制备方法，该轻质微孔陶瓷过滤材料的比重轻、孔隙率高、比表面积大，表面具有不同深度的半孔，且兼具优异的抗压强度、抗剪强度，其用于水处理过滤用陶瓷颗粒领域中，具有优异的较高的过滤精度和优异的技术性能，水处理效果优异。
8.为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种轻质微孔陶瓷过滤材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将陶瓷主料、减水剂、琼脂粉、羧甲基纤维素钠、磷酸二氢铝、造孔剂和可选的着色剂，以及水，进行球磨混合，得到混合物；（2）将所述混合物进行浇筑，在所述浇筑后所得坯料中插入若干木棍，然后进行固化脱模，得到成型物；（3）将所述成型物进行烘干，然后在950-1050℃下进行烧结，得到烧结物；（4）将所述烧结物进行冷却，然后进行破碎；以原料总质量计，所述琼脂粉的用量为1-2wt%，造孔剂的用量为3-5wt%，磷酸二氢铝的用量为1-5wt%、优选2.5-3.5wt%，羧甲基纤维素钠的用量为0.02-0.09wt%，减水剂的用量为1-2wt%，着色剂的用量为0-6wt%，水为12-15wt%，余量为陶瓷主料。
9.优选地，步骤（1）中，所述陶瓷主料包括粒度不大于5μm的氧化铝粉和/或石英粉，
所述减水剂包括木质素磺酸盐，所述造孔剂包括粒度不大于20μm的木屑粉，所述着色剂包括粒度不大于5μm的氧化铁或氧化铬。
10.优选地，步骤（1）中，所述球磨混合的方式包括：先将水、减水剂、琼脂粉、羧甲基纤维素钠溶液、造孔剂进行混合20-30min，再引入磷酸二氢铝溶液、陶瓷主料和可选的着色剂进行研磨1.5-2h。
11.优选地，步骤（2）中，所述木棍的最大直径为10-15mm。
12.优选地，若干木棍的横截面积之和为所述浇筑后所得坯料横截面积的10-15%。
13.优选地，步骤（2）中，所述木棍的长度与所述成型物的厚度平齐。
14.优选地，步骤（2）中，所述木棍为圆形。
15.优选地，步骤（3）中，所述烘干的条件包括：烘干温度为120-145℃，烘干时间为1.5-2h。
16.优选地，步骤（3）中，所述烧结的时间为1-1.5h。
17.第二方面，本发明提供一种轻质微孔陶瓷过滤材料，其组成包括陶瓷主料、减水剂、琼脂粉、羧甲基纤维素钠、磷酸二氢铝和可选的着色剂；所述轻质微孔陶瓷过滤材料的表面具有各种不同深度的半孔，且所述轻质微孔陶瓷过滤材料满足：比重为1.1-1.2g/cm
³
，孔隙率为40-60%，比表面积为13-20m2/g，抗压强度为5.5-5.78mpa，抗剪强度为3.4-3.8mpa。
18.优选地，所述轻质微孔陶瓷过滤材料的粒径为0.5—5mm。
19.优选地，所述轻质微孔陶瓷过滤材料通过第一方面所述的制备方法制备得到。
20.第三方面，本发明提供一种水处理过滤用陶瓷颗粒的制备方法，包括：将第一方面所述的制备方法制得的轻质微孔陶瓷过滤材料或第二方面所述的轻质微孔陶瓷过滤材料，先在300-400℃进行加热，然后倒入常温碱溶液中浸泡进行表面活化处理，最后进行常温自然风干处理。
21.优选地，所述加热的时间为0.5-1.5h。
22.优选地，所述浸泡的时间为20-40min。
23.优选地，所述碱溶液中碱的质量浓度为1-2wt%。
24.优选地，所述碱溶液中的碱包括氢氧化钠。
25.第四方面，本发明提供一种水处理过滤用陶瓷颗粒，其包括陶瓷主料、减水剂、琼脂粉、羧甲基纤维素钠、磷酸二氢铝和可选的着色剂，以及碱，且所述水处理过滤用陶瓷颗粒满足：粒径为0.5—5mm，过滤精度为0.1-1μm，比重为1.1-1.2g/cm
³
，孔隙率为40-60%，比表面积为13-20m2/g，抗压强度为5.5-5.78mpa，抗剪强度为3.4-3.8mpa。
26.优选地，其通过第三方面所述的方法制备得到。
27.本发明的发明人研究发现，在水处理过滤材料领域，考虑到孔隙率与颗粒强度成反比，要兼顾到颗粒的使用强度，而现有技术的过滤材料通常无法兼顾轻比重、适宜高且均匀的孔隙率和颗粒强度，以及经济实用性；这是由于现有过滤材料内微孔分布不适宜，会直接影响比重、孔隙率和强度。
28.本发明的轻质微孔陶瓷过滤材料制备方法，通过上述技术方案，尤其是针对特定的原料，在浇筑成型中插入若干木棍，能够降低后续烘干中的线性收缩，促进四周和内部的
均匀加热，提高烧结均匀度，进而提高空隙均匀度，且能够防止局部积累大量空隙，提高其抗压强度，同时避免了受热不均匀对微孔分布的不利影响，以及避免产品开裂的可能，并促进在烧结中更多、更均匀的进行高温碳化烧蚀形成孔洞，同时有利于缩短烧结时间，并在冷却后进行特定的破碎，能够使所得轻质微孔陶瓷过滤材料的表面具有不同的凹凸不平、不同深度的半孔，外比表面积远大于内比表面积，如图2所示，其微孔结构能显著提升水过滤性能，同时其兼具轻比重、微孔孔隙率高、比表面积大，以及优异的抗压强度、抗剪强度，其用于水处理过滤用陶瓷颗粒中，具有较高的过滤精度，水处理效果优异。其中，在烧结物冷却后进行破碎，能够使得产品表面具有不同深度的半孔，提高外比表面积，进而提高过滤性能。其中，上述原料可以在仅采用适宜量磷酸二氢铝为高温粘接剂的条件下降低烧结温度，能在保证孔隙率和强度等性能指标的基础上，节省能耗，大规模生产则明显降低了制造成本。
29.本发明提供的水处理过滤用陶瓷颗粒制备方法，由于采用适当的加热，能使微孔膨胀，表面空隙也会微增大，为后续的常温碱提供了表面活性容纳空间，使得风干处理后的颗粒内保留一部分碱，形成了碱质点，改变了颗粒表面电位，从而使制得的水处理过滤用陶瓷颗粒的表面具有亲水拒油性能，不但适合过滤给水和工业污水，还适合过滤含油污水，陶瓷颗粒与过滤污物不形成粘接，容易通过反冲洗脱附。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
31.图1是本发明轻质微孔陶瓷过滤材料的电镜照片。
32.图2是本发明的破碎情况示意图。
33.图3是本发明的水处理过滤用陶瓷颗粒过滤时的示意图。
34.图4是本发明实施例1的插入木棍的结构示意图。
35.图5是本发明实施例1的进水-出水-反冲各阶段水的图片。
36.图6是实施例1中木屑粉用量与所得陶瓷颗粒的孔隙率的曲线关系图。
37.图7是实施例1中引入的氧化铁用量与所得陶瓷颗粒的颜色的曲线关系图。
38.图8是实施例1中引入的氧化铬用量与所得陶瓷颗粒的颜色的曲线关系图。
39.附图标记说明1-孔，2-半孔，3-木棍，4-方坯。
具体实施方式
40.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
41.本发明中，颗粒强度指的是抗压强度和抗剪强度，抗压强度可以保证过滤材料在
装填高度上不被压碎，抗剪强度可以保证在反冲洗摩擦中不破碎或抗磨损。
42.一般地，抗压强度与孔隙率有关，孔隙率越高，孔洞越多则抗压强度越低，同时与空隙的均匀度有关。
43.对此，第一方面，本发明提供了一种轻质微孔陶瓷过滤材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将陶瓷主料、减水剂、琼脂粉、羧甲基纤维素钠、磷酸二氢铝、造孔剂和可选的着色剂，以及水，进行球磨混合，得到混合物；（2）将所述混合物进行浇筑，在所述浇筑后所得坯料中插入若干木棍3，然后进行固化脱模，得到成型物；（3）将所述成型物进行烘干，然后在950-1050℃下进行烧结，得到烧结物；（4）将所述烧结物进行冷却，然后进行破碎。
44.本发明步骤（1）中，以原料总质量计，所述琼脂粉的用量为1-2wt%，造孔剂的用量为3-5wt%，磷酸二氢铝的用量为1-5wt%，羧甲基纤维素钠的用量为0.02-0.09wt%，减水剂的用量为1-2wt%，着色剂的用量为0-6wt%，水为12-15wt%，余量为陶瓷主料。
45.本发明提供的制备方法中，对特定组成的原料进行各步骤处理，尤其是步骤（2）至步骤（4）的配合，其中插入木棍3，能够提高烧结均匀度，进而提高空隙均匀度，且能够防止局部积累大量空隙，其抗压强度好，防止产品开裂；同时在本发明的原料体系中在950-1050℃下进行烧结，达到了陶瓷性质的结合，各原料之间相互融合粘结而形成了一个整体，提高了抗剪强度；也即所得轻质微孔陶瓷过滤材料兼具高孔隙率和高强度以及轻比重；后续经破碎后形成表面具有不同深度的半孔2，提高了过滤性能，提高了过滤精度。
46.本发明中，半孔2是指整个孔1经不同程度的破碎后得到的不同尺寸的非完整孔，其半径或深度可以为均匀的，也可以为非均匀的，如图2所示，包括但不限于整个孔1破碎一半后得到的半孔，例如孔1破碎1/4后得到的半孔。
47.在上述方案中，本发明以氧化铝粉和/或石英粉为陶瓷主料，用减水剂降低毛坯含水率，用琼脂粉保持毛坯定型，用羧甲基纤维素钠避免毛坯各种粉料分层，用磷酸二氢铝为高温粘接剂，以及减水剂和水，可以在无需其他原料的条件下，达到烧结温度低，且所得过滤材料轻比重、微孔结构分布适宜、强度高而水过滤性能好的效果。
48.具体的，关于琼脂粉，琼脂粉有湿脱模的定型作用，避免脱模后塌落，标准砖200*100*50mm添加量1wt%为好，再大一些300*200*100mm添加量2wt%为好，再大烧结设备难以摆放，也不容易烧透，琼脂粉过少不起作用，过多影响陶瓷主料含量。
49.关于造孔剂，本发明产品的用途是过滤，因此既要考虑孔隙率又要考虑必要的强度，以满足反冲洗的机械冲刷，从截留过滤的角度看，孔隙率越大越好，从满足反冲洗机械冲刷强度看，孔隙率越小越好，综合考虑上述两个方面因素，使得造孔剂在3-5wt%对应最后产品具有40-60%的孔隙率。
50.关于磷酸二氢铝，磷酸二氢铝是一种高温粘接剂，其配合其他原料，在950-1050℃之间融化，合适的含量可以使粘接剂围绕在陶瓷主料细颗粒周边，使其连在一起成为一个陶瓷整体，过少粘接不均匀，过多会堵塞必要的空隙。而传统的陶瓷烧结是二种材料在烧结过程中溶化后连接在一起，称之为陶瓷连接，典型的是氧化铝体系和二氧化硅体系，不同的比例组成不同的材料特性，他们的烧结成瓷温度一般大于1650℃。优选情况下，磷酸二氢铝
用量为1-3.5wt%，例如1wt%，1.5wt%，2wt%，3wt%，3.5wt%中的任一值以及相邻点值之间的任一值，更优选2.5-3.5wt%。该优选方案下，更利于使得提高产品的抗压强度和抗剪强度，提高了反冲洗的耐受程度，且兼具比表面积和孔隙率和过滤精度，反冲洗能耗更低，多项性能指标和经济性更优。
51.关于羧甲基纤维素钠，本发明适宜的羧甲基纤维素钠添加量，在本发明的配方体系中可以避免分层，投加量过少作用有限，投加量过多定型脱模时容易塌落。
52.关于减水剂，本发明配方体系采用水作为分散剂，在球磨机内进行研磨，从研磨后浇筑成型的要求分析，希望水量越少越好，以提高成坯质量，尤其是密实度，但是水量过少造成研磨困难，研究证明，投加1-2wt%的减水剂，可以同比减少加水量5-10wt%，仍然保持研磨的正常进行，投加量过少作用不明显，过多投加减水剂效果有限，从经济角度和实用角度，最佳为1-2wt%，例如1wt%，1.5wt%，1.8wt%，2wt%中的任一值以及相邻点值之间的任一值。
53.本发明在不添加着色剂时所得成品的颜色为白色，在此基础上如果投加适当的着色剂可以为彩色产品。本领域技术人员可以根据颜色需求选择着色剂，优选地，所述着色剂包括粒度不大于5μm的氧化铁或氧化铬。应当理解的是，“粒度不大于5μm的氧化铁或氧化铬”是指粒度不大于5μm的氧化铁或粒度不大于5μm的氧化铬。其中，可以加入适量的氧化铁则可以成为红色系等颜色，投加适当的氧化铬则可以成为绿色系等颜色。
54.优选地，所述羧甲基纤维素钠以溶液的方式引入，其固含量为2-3wt%；所述磷酸二氢铝以溶液的方式引入，其固含量为25-35wt%。
55.优选地，步骤（1）中，所述陶瓷主料包括粒度不大于5μm的氧化铝粉和/或石英粉。应当理解的是，“粒度不大于5μm的氧化铝粉和/或石英粉”是指粒度不大于5μm的氧化铝粉和/或粒度不大于5μm的石英粉。优选地，所述氧化铝粉可以为工业氧化铝粉，其中氧化铝含量≥99%。优选地，所述石英粉中石英含量≥99%。
56.本领域技术人员可以根据需求选择减水剂、造孔剂的种类。
57.优选地，所述减水剂包括木质素磺酸盐。木质素磺酸盐可以为市售品，也可以通过现有方法制备得到。
58.优选地，所述造孔剂包括粒度不大于20μm的木屑粉。
59.根据本发明，优选地，步骤（1）中，所述球磨混合的方式包括：先将水、减水剂、琼脂粉、羧甲基纤维素钠溶液、造孔剂进行混合优选20-30min，再引入磷酸二氢铝溶液、陶瓷主料和可选的着色剂进行研磨优选1.5-2h。
60.优选地，步骤（2）中，本领域技术人员可以根据需求选择成型模具材质及其形状，例如注入内衬不锈钢板的碳钢磨具成型，一般为砖型，碳钢厚度2-3mm，光滑的不锈钢板作为内衬，厚度0.5mm，浇筑前可以涂抹机油以利于脱模。可以理解的是，所述坯料的形状与浇筑用成型模具相适配。
61.优选地，步骤（2）中，所述木棍3的最大直径为10-15mm。可以理解的是，木棍3为规则图形如圆形时，木棍3的最大直径即为圆形木棍3的直径。
62.优选地，若干木棍3的横截面积之和为所述浇筑后所得坯料横截面积的10-15%。该优选方案下，更利于促进后续烘干和烧结均匀，更利于促进微孔分布以及产品强度的综合效果。
3.8mpa。
76.其中，比重轻则降低反洗能耗，孔隙率高则有利于提高容垢量，比表面积大有利于提高吸附能力，抗压强度为滤层高度提供保证，抗剪强度高有利于反冲洗降低破损。本发明的轻质微孔陶瓷过滤材料兼具轻比重、高容垢量、大比表面积、高抗压强度和抗剪强度，从而使得其过滤性能优异。
77.本发明的轻质微孔陶瓷过滤材料，其表面具有各种不同深度的半孔，表面形成了凹凸不平的弯弯曲曲的流道，过滤性能优异，这是由于过滤时图3中如箭头所示的水流在经过这些流道时，微观上在每一个水平截面中的流速是不一样的，因为流道的宽窄变化，所以流速也变化，这种变化推动水中的杂质不断横向运动，流道中心的流速快，凹凸不平的半孔表面流速接近零，大杂质被直接拦截，称之为机械阻挡，中杂质有机会滞留在半孔内表面，称之为吸附，吸附杂质进一步增加了内比表面积，可以吸附更细小的杂质，以此类推，称之为以渣滤渣。本发明还可以通过引入着色剂，制备得到白色或黄色或绿色或红色等的彩色产品，适用于观赏性过滤领域。
78.优选地，所述轻质微孔陶瓷过滤材料的粒径为0.5—5mm。可以理解的是在实际过滤容器中，所装填的滤料既可以包括了0.5—5mm范围的所有规格，也可以是其中的一定范围，例如1—3mm，具体根据水处理技术要求而定。
79.在一些实施方式中，所述轻质微孔陶瓷过滤材料通过第一方面所述的制备方法制备得到。本发明所述轻质微孔陶瓷过滤材料中所含各组分的含量与其各自加入量相对应。
80.本发明提供的轻质微孔陶瓷过滤材料，具有高过滤精度。过滤精度的提高，一方面，要求材料能达到合适高的孔隙率和强度，因为只有足够多的空隙，才可以使最后的材料颗粒表面尽量多的凹凸不平，创造更多与水流接触吸附的机会，本发明的材料兼具适宜高的孔隙率和强度；另一方面，与材料颗粒有关，颗粒越小堆积密度越高，则过滤精度越高，本发明的颗粒直径通常在0.5—5mm，从而使得本发明材料的过滤精度可达超滤精度范围，例如0.1μm。本领域技术人员还可以在此基础上选择材料颗粒的堆积高度，滤层堆积越高则过滤精度越高。
81.第三方面，本发明提供一种水处理过滤用陶瓷颗粒的制备方法，包括：将第一方面所述的制备方法制得的轻质微孔陶瓷过滤材料或第二方面所述的轻质微孔陶瓷过滤材料，先在300-400℃进行加热，然后倒入常温碱溶液中浸泡进行表面活化处理，最后进行常温自然风干处理。
82.在上述倒入常温碱溶液的过程中，碱迅速且更多的进入加热后的轻质微孔陶瓷过滤材料的膨胀的微孔中，后进行常温自然风干处理使进入微孔的碱大部分留在微孔中，常温自然风干使得空隙缩小而锁定在材料中，使陶瓷颗粒表面电位向负电位移动，负负相斥，宏观上起到了拒油特性，也就是不容易和污水中的油污形成实质性粘连，通过反冲洗容易脱附；而若不经300-400℃的加热，而直接倒入常温碱溶液中，碱更多的留在材料表面，其较小的孔隙难以容纳足量的碱，难以改变电位。而一般的污水含油为负电位，未经活化处理的材料颗粒为中性电位，难以达到本发明改变电位的效果。
83.所述倒入常温碱溶液中优选将所述加热后的物料快速的倒入常温碱溶液中。
84.优选地，所述加热的时间为0.5-1.5h。
85.优选地，所述浸泡的时间为20-40min。
86.本领域技术人员可以根据需求选择所述浸泡的温度，可以为常温，也可以为加热至一定温度，只要利于碱更好的进入所述加热后膨胀的微孔即可。
87.优选地，所述碱溶液中碱的质量浓度为1-2wt%。
88.在上述优选方案中，碱浓度越高，改变电位的效果越好，但是经济代价也越高，本发明的上述工艺参数既能达到污水处理过程中陶瓷颗粒与油污不形成实质性粘接，又能兼顾经济性。
89.本领域技术人员可以根据需求选择碱的种类。优选地，所述碱溶液中的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾。
90.第四方面，本发明提供一种水处理过滤用陶瓷颗粒，其包括陶瓷主料、减水剂、琼脂粉、羧甲基纤维素钠、磷酸二氢铝和可选的着色剂，以及碱，且所述水处理过滤用陶瓷颗粒满足：粒径为0.5—5mm，过滤精度为0.1-1μm，比重为1.1-1.2g/cm
³
，孔隙率为40-60%，比表面积为13-20m2/g，抗压强度为5.5-5.78mpa，抗剪强度为3.4-3.8mpa。
91.其中，过滤精度中0.1μm为超滤精度范围。本发明的产品过滤精度高，且可调整，具体调整方式可以通过控制孔隙率以及调整滤层高度，粒径大小，工作压力，流速等技术措施。
92.所述陶瓷颗粒中碱的含量为痕量，可以根据加入量进行调整。
93.本领域技术人员可以根据所述碱的含量以及其他因素选择在制备时的加入量，其他因素例如可以根据技术要求和考虑成本因素而定。
94.优选地，其通过第三方面所述的方法制备得到。本发明所述水处理过滤用陶瓷颗粒中所含各组分的含量与其各自加入量相对应。
95.本发明所述水处理过滤用陶瓷颗粒的粒径和孔分布以及强度与轻质微孔陶瓷过滤材料的相应性能基本相同。经所述加热、表面活化处理、常温自然风干处理前后，对其电位的改变进行较大影响，对其材料孔分布和强度变化不大。
96.本发明所述水处理过滤用陶瓷颗粒可以适用于各种场景下的水处理，包括碱性废水、酸性废水、观赏鱼缸底滤层等的过滤处理，尤其适合给水处理和污水深度处理。其中，污水深度处理是在污水处理工艺的终端设备上配置过滤设备，过滤设备中装填所述陶瓷颗粒。
97.本发明的陶瓷颗粒的过滤精度可调节，具体的，可以通过调整滤层高度，粒径大小，工作压力，流速等技术措施来实现。
98.下面通过详细实施例对本发明进行进一步阐述。
99.实施例1原料质量百分比如下：琼脂粉2%，木屑粉3%，磷酸二氢铝溶液3%，羧甲基纤维素钠溶液1.5%，减水剂1%，水15%，余量为石英粉。所述石英粉粒度＜5μm，石英粉含量≥99%，所述木屑粉粒度＜20μm，所述磷酸二氢铝溶液固含量30%，所述羧甲基纤维素钠溶液固含量2%，所述减水剂为木质素磺酸盐市售品。
100.先将水、减水剂、琼脂粉、羧甲基纤维素钠溶液、木屑粉进行混合25min，再引入磷酸二氢铝溶液、石英粉进行研磨1.5h，研磨后浇筑成型。
101.浇筑成型的磨具为方砖型，采用碳钢 不锈钢复合钢板制成，碳钢厚度2-3mm，光滑的不锈钢钢板作为内衬，厚度0.5mm，浇筑前涂抹机油以利于脱模，在浇筑后的方坯4中随即
均匀插入事先准备好的圆形木棍3若干，如图4所示，其长度与磨具深度（即厚度）持平，直径12mm。若干木棍3的横截面积之和为所述浇筑后所得坯料横截面积的12%。
102.固化脱模后，在135℃条件下烘干1.5小时。
103.在950℃条件下烧结1小时，在逐步升温过程中，圆形木棍3逐渐碳化烧蚀形成孔洞，这样使得得到的微孔砖产品在四周和内部同时加热，提高烧结均匀度，提高孔隙均匀性和强度，同时避免了受热不均匀形成开裂的可能。
104.对上述产品进行冷却，对冷却后的微孔砖进行破碎，形成粒径为0.5-5mm的颗粒。以此得到一定孔隙率的轻质微孔陶瓷过滤材料，孔隙率为40%。上述配方得到的颗粒为白色。
105.然后350℃下对颗粒进行加热1h，使得颗粒微孔膨胀，然后迅速倒入常温状态，浓度为2wt%的氢氧化钠溶液中浸泡30分钟，最后进行常温自然风干处理。处理后的水处理过滤用陶瓷颗粒，具有亲水拒油特性，扩大了产品适用范围。
106.水处理过滤用陶瓷颗粒的电镜图片如图1所示，且满足：平均粒径为3mm，过滤精度为1μm，比重为1.2 g/cm
³
，孔隙率为40%，比表面积为15 m2/g，抗压强度为5.6mpa，抗剪强度为3.6mpa。
107.实施例2按照实施例1的方法进行，不同的是，木屑粉用量不同，具体分别添加4%、5%，其他组分及其用量与实施例1相同，且石英粉补足100%。
108.其所得陶瓷颗粒的孔隙率如图6所示。
109.在4%的木屑粉用量方案中，陶瓷颗粒满足：平均粒径为3mm，过滤精度为1μm，比重为1.15g/cm
³
，孔隙率为50%，比表面积为22m2/g，抗压强度为5mpa，抗剪强度为3.5mpa。
110.在5%的木屑粉用量方案中，陶瓷颗粒满足：粒径为3mm，过滤精度为1μm，比重为1.1g/cm
³
，孔隙率为60%，比表面积为24m2/g，抗压强度为4.5mpa，抗剪强度为3mpa。
111.实施例3按照实施例1的方法进行，不同的是，还引入着色剂氧化铁（为工业三氧化二铁粉，其粒度＜5μm）或氧化铬，分别如图7、图8所示，其他组分及其用量与实施例1相同，且石英粉补足100%。
112.所得陶瓷颗粒为图7或图8所示颜色的产品，其他性能参数不变。
113.实施例4按照实施例1的方法进行，不同的是，将磷酸二氢铝提高到5wt%，其他组分及其用量与实施例1相同，且石英粉补足100%。
114.陶瓷颗粒满足：孔隙率20%，平均粒径为3mm，过滤精度为2μm，比重为1.3g/cm
³
，比表面积为12m2/g，抗压强度为6mpa，抗剪强度为3.5mpa。
115.通过对比可以看出，本实施例当磷酸二氢铝提高到5wt%，虽然同比实施例1提高了抗压强度，且抗剪强度相近，提高了反冲洗的耐受程度，但是却降低了比表面积和孔隙率，这样在水处理过程中会降低过滤精度，而且比重增加了，这意味着需要更大的反冲洗能耗，因此，实施例4不如实施例1更能兼顾到多项性能指标和经济性。
116.对比例1按照实施例1的方法进行，不同的是，不插入所述木棍3，而是在浇筑后直接固化成
型。
117.本对比例，烧结至成瓷的时间比对实施例1延长了0.5h，能耗升高，烧结后的坯料有不规则裂纹，沿着裂纹从外向里孔隙分布不均匀，这将导致破碎后的颗粒孔隙率不均匀，抗压和抗剪强度不均匀，强度低的颗粒会进一步破损成粉末，影响过滤的正常进行。
118.对比例2按照实施例1方法进行，不同的是，颗粒活化之前的加热的温度降低到150℃，投入常温氢氧化钠溶液，浸泡30分钟，其他同实施例1。
119.最后的颗粒在处理含油污水时，拒油效果比实施例1降低50%，这说明加热温度低会降低活化效果。
120.对比例3按照实施例1的方法进行，不同的是，将磷酸二氢铝用量降低到1wt%，其他组分及其用量与实施例1相同，且石英粉补足100%。
121.陶瓷颗粒满足：孔隙率65%，平均粒径为3mm，过滤精度为1μm，比重为1.1g/cm
³
，比表面积为22m2/g，抗压强度为4.5mpa，抗剪强度为2.8mpa。
122.通过对比可以看出：本对比例当磷酸二氢铝降低到1wt%，虽然同比实施例1可以降低成本，提高了孔隙率和比表面积，但是抗压强度与抗剪强度均降低，从水处理使用角度分析，这样就降低了反冲洗的耐受程度，滤料颗粒容易进一步破碎成粉末，从而失去过滤价值，因此其实用性差。
123.测试例1以上述实施例1所得的陶瓷颗粒为例，进行污水深度处理测试。污水深度处理是在污水处理工艺的终端设备配置过滤设备，过滤设备中装填陶瓷颗粒。其出水指标可以达到超滤膜同样产水效果。其中，实施例1的各测试指标的结果具体如下表1，且实施例1的进水、过滤后的出水和过滤设备反冲洗的水的图片如图5所示。
124.表1指标进水（mg/l）出水（mg/l）历经一年平均去除率%cod27.7119.6229.20ss8.11.6779.38氨氮1.170.5453.85总氮7.285.7920.47总磷0.130.07840.0浊度8ntu0.35ntu95.6注：进水是指进入装填陶瓷颗粒的过滤设备之前的污水；出水是指经装填陶瓷颗粒的过滤设备过滤之后的水；历经一年平均去除率是指在过滤设备过滤一年中每次过滤的去除率的平均值，去除率=（相应项目的进水值-出水值）/进水值。
125.从图5和表1可知，本发明实施例1的陶瓷颗粒的过滤效果好，可以达到超滤膜同样的过滤产水效果；且实施例1所得的陶瓷颗粒装填在一台微滤罐，设计流量每小时100立方，每次反洗后均能够达到100立方，历经6年流量无衰减，表明其反冲洗性能好。
126.其他实施例的陶瓷颗粒具有与实施例1相似的过滤功能，还可以具有观赏功能，适合水族馆或鱼缸作为底滤层。
127.测试例2以实施例1制得的陶瓷颗粒为例，将陶瓷颗粒与传统的超滤膜工艺进行性能对比，结果如下表2。其中，陶瓷颗粒装填后的滤料进行微滤工艺为：来水—生化—沉淀—陶瓷颗粒过滤—出水。传统的超滤膜工艺为：来水—生化—沉淀—膜前处理—超滤膜—出水。
128.表2
对比内容超滤膜工艺陶瓷颗粒微滤备 注设备厂房需要不需要/厂房供暖需要不需要微滤罐和管路采用保温 伴热带膜前过滤需要不需要一般超滤要前置过滤出水ss1—2mg/l1—5mg/l微滤可调整精度，以达到最佳性价比出水精度不可调可调整可调整能降低运行费用药剂清洗需要不需要/离线清洗需要不需要/流量衰减10—15%/每年不衰减可保持设计流量滤材更换5年左右有效寿命20年预装5年自然损耗量露天使用一般不建议可以/进水ss≤10mg/l≤20mg/l微滤短时可以更高
通过上表2可以看出，相对于传统的超滤膜工艺，本发明的陶瓷颗粒进行过滤时，不需要特定的设备厂房或厂房供暖，适应性广，可以用于任何需要水过滤的场景；也不需要膜前过滤，可以直接对污水进行过滤，可过滤范围广；且出水ss和精度均可以调整，在反洗后可以恢复流量，流量无衰减，寿命长。这是由于超滤膜是表层过滤，依靠薄薄的一层膜实现截留，因此表面容易堵塞，而本发明陶瓷颗粒微滤是依靠表面的微孔（如包括半孔）进行截留，过滤的滤层高达3米，比超滤膜拥有更多的容垢空间，反洗时可以分散开来，因此不容易堵塞，可以长期应用。
129.本发明的陶瓷颗粒在水处理过滤领域具有广泛用途，将其装入封闭的钢罐之内，称之为微滤罐，可用于工业领域的循环水，含油污水，钢厂冲渣废水，油田回注水，各类清洗液的过滤回用，将其装入敞开的滤池中，称之为微滤池，可用于大流量的自来水厂和城镇污水处理。
130.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。