CN102643533B - 一种极化改性的生物载体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种极化改性的生物载体及其制备方法，本发明先是将聚醚、氧化烷基锡、N，N二甲基甲酰胺、异氰酸酯和水按比例混合、搅拌；然后在进入发泡阶段时，添加纳米凹凸棒土；接着搅拌15min，加二甲基硅油消泡，并融入极化铁粉和改性碳粉，使其改变材料内部分子键，增强氧化还原反应的阴阳极，内部产生具有很强吸附能力的化合物；再在25℃反应3h后，待材料处于凝结过程时，添加二丁基羟基甲苯提高材料稳定性和表面活性；最后，固化成型后切割成块即可。本发明由于采用了极化改性材料，生物载体表面活性得到很大提高，具有很好的污水处理效果。

Description

一种极化改性的生物载体及其制备方法

技术领域

本发明属于环境保护领域，涉及一种极化改性的生物载体及其制备方法，更具体地说，本发明涉及一种污水处理的极化改性的生物载体及其制备方法。

背景技术

水体污染日趋严重是我国环境保护面临的主要问题之一。污水生化处理技术是污水处理中的主要技术，而生物载体则又是生化处理技术的核心。目前国内外的生物载体主要有：陶瓷、活性炭、炉渣、石英砂、塑料球、聚苯乙烯球及其他共聚材料等，这些污水处理材料各有优势，但也有许多不足之处，例如循环回流能耗大，脱膜困难；存在挂膜量少、有机物的处理效率低；微生物生长较缓慢、不易固定、反应低速、流失量大等。

针对目前普通生物载体其微生物生长较缓慢、不易固定、反应低速、流失量大等问题，本发明运用极化改性方法使得载体表面形成高电位差，从而能够使微生物在短时间内大量繁殖并提高其附着力。所谓极化改性方法是指在外界条件作用下，例如在特定的试剂或溶剂的作用下，使生物载体中分子键发生变化，这种变化有利于载体获得更好的性能效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种极化改性的生物载体，以解决现有技术中存在的上述问题，用本发明的这种生物载体能在载体表面形成高电位差，从而能够使微生物在短时间内大量繁殖并提高其附着力，使生物膜具有较强的活性，同时该载体具有充分的水透气性，使生物膜能够充分接触氧气，使污水处理的能力得到极大提高。

本发明的另一个目的是提供一种上述生物载体的制备方法。

本发明所述的极化改性的生物载体，是由按重量份数的以下组分组成：

更优选地，本发明所述的载体由按重量份数的以下组分组成：

制备本发明所述的极化改性的生物载体的方法依次由以下步骤组成：

A、将聚醚、氧化烷基锡、N，N二甲基甲酰胺、异氰酸酯和水混合均匀，并不断搅拌，形成混合料；

B、在A步骤的混合料进入发泡阶段时，加入纳米凹凸棒土，接着搅拌15min后，缓慢依次加入二甲基硅油、极化铁粉和改性碳粉，并继续搅拌均匀形成溶液；

C、将B步骤的溶液静置反应3h后，待材料处于凝结过程时，加入二丁基羟基甲苯，搅拌均匀；

D、将C步骤中的材料固化成型即可；

上述各步骤都是在常温和常压下进行的。

本发明所使用的原料都可以在市场上通过商购的方式获得，其中，所述的二甲基硅油是由青岛兴业有机硅新材料有限公司生产的，所述的氧化烷基锡是由北京正恒化工有限公司生产的，所述的改性碳粉是由江苏省南京正森环保科技(活性炭)有限公司生产的。

本发明所述的极化铁粉是将硫酸亚铁采用化学共沉淀法制备出四氧化三铁，然后将该四氧化三铁在500℃高温条件下经一氧化碳气流中形成的单质铁粉，该单质铁粉的外表为灰黑色粉末，密度2.2～2.6g/cm3、粒径0.1～0.5mm。

本发明在制备过程中通过在发泡阶段加入纳米凹凸棒土，使生物载体的填料获得良好的亲水性；接着通过融入极化铁粉和改性碳粉，达到改变载体材料内部分子键，增强氧化还原反应的阴阳极，使载体内部产生具有很强吸附能力的化合物；最后在载体填充材料处于凝结过程时，添加二丁基羟基甲苯化合物以提高材料稳定性和表面活性；最后制作出一种比容轻、疏松多孔、有塑性的生物载体。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1)本发明提供的极化改性生物载体与微生物有固定的结合能力，增加了生化池中的微生物量，从而强化处理效果；

2)本发明提供的极化改性生物载体内部生物菌群生命周期长，菌种丰富，微生物较容易自然脱落更新，使生物膜具有较强的活性；

3)本发明提供的极化改性生物载体具有较高的生物浓度，使来水的水质波动得到充分的分散，并迅速被消减，从而提高了系统的抗冲击负荷能力，防止了碰撞造成的摩擦破碎；

4)本发明提供的极化改性生物载体具有充分的水透气性，使生物膜能够充分触氧，氧的利用率可提高3～5个百分点；

5)本发明提供的极化改性生物载体的应用使系统中循环利用周期长，生物密集度高且稳定，同时微生物自身氧化分解，故系统污泥产生量少，降低污泥产量20％以上，相应减少了污泥处理费用。

表1本发明载体与普通生物载体技术参数的对比表

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本发明，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1：

A、将120重量份聚醚、0.3重量份氧化烷基锡、60重量份N，N二甲基甲酰胺按比例混合，在25℃左右，再加入4重量份异氰酸酯，加水搅拌，进入发泡阶段，添加3重量份纳米凹凸棒土，使此水处理填料具有良好的亲水性；

B、搅拌15min，加1.5重量份二甲基硅油消泡，这一阶段融入8重量份极化铁粉、4重量份改性碳粉，使其改变材料内部分子键，增强氧化还原反应的阴阳极，内部产生具有很强吸附能力的化合物；

C、在25℃反应3h后，材料处于凝结过程，添加10重量份二丁基羟基甲苯化合物以提高材料稳定性和表面活性；

D、固化成型后切割成块，即制作出一种比容轻、疏松多孔、有塑性的生物载体

实施例2：

A、将110重量份聚醚、0.2重量份氧化烷基锡、40重量份N，N二甲基甲酰胺按比例混合，在25℃左右，再加入3重量份异氰酸酯，加水搅拌，进入发泡阶段，添加2重量份纳米凹凸棒土，使此水处理填料具有良好的亲水性；

B、搅拌15min，加1重量份二甲基硅油消泡，这一阶段融入6重量份极化铁粉、3重量份改性碳粉，使其改变材料内部分子键，增强氧化还原反应的阴阳极，内部产生具有很强吸附能力的化合物；

C、在25℃反应3h后，材料处于凝结过程，添加8重量份二丁基羟基甲苯化合物以提高材料稳定性和表面活性；

D、固化成型后切割成块，即制作出一种比容轻、疏松多孔、有塑性的产品。

应用实施例1：

在吉林化纤股份有限公司污水处理生化池中投加本发明极化改性生物载体，具体如下：

(1)工程规模：600m3/d；废水类型：腈纶废水

(2)废水水质(见表2)

表2废水水质

(3)工艺流程及处理效果

采用砂滤-A/O(分别在A、O池中投加本发明实施例1中的极化改性生物载体)的方法处理腈纶废水，当总停留时间为24h时，出水平均COD＝250mg/L，平均去除率为65％；出水平均SS＝150mg/L，平均去除率为77％；出水平均NH3-N＝30mg/L，平均去除率为67％。

Claims (3)

1.一种极化改性的生物载体，其特征在于该生物载体由按重量份数的以下组分组成：

所述的极化铁粉是将硫酸亚铁采用化学共沉淀法制备出四氧化三铁，然后将该四氧化三铁在500℃高温条件下经一氧化碳气流中形成的单质铁粉，该单质铁粉的外表为灰黑色粉末，密度2.2～2.6g/cm³、粒径0.1～0.5mm。

2.根据权利要求1所述的极化改性的生物载体，其特征在于该生物载体由按重量份数的以下组分组成：

3.制备权利要求1所述生物载体的方法，其特征在于该方法包括由以下步骤组成：

A、将聚醚、氧化烷基锡、N，N-二甲基甲酰胺、异氰酸酯和水混合均匀，并不断搅拌，形成混合料；

B、在A步骤的混合料进入发泡阶段时，加入纳米凹凸棒土，接着搅拌15min后，缓慢依次加入二甲基硅油、极化铁粉和改性碳粉，并继续搅拌均匀形成溶液；

C、将B步骤的溶液静置反应3h后，待材料处于凝结过程时，加入二丁基羟基甲苯，搅拌均匀；

D、将C步骤中的材料固化成型即可；

上述各步骤都是在常温和常压下进行的。