CN103657399A - 一种高分子活性炭复合填料的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高分子活性炭复合填料的制造方法。该方法是采用微生物固定法，将针对有害污染物培养的特效菌固定于粉末活性炭中，而后采用交联法将由聚乙烯醇、海藻酸钠所制成高分子材料与活性炭颗粒混合后固定于一定形状的耐腐织物载体上，制成固定化的生物复合填料。本发明的高分子活性炭复合填料，富有弹性且内部具有丰富网状结构，有利于细胞的附着与生长；其有效降解菌的种类、数量可以控制，能大幅提高设备的处理能力；缩短了废气生物处理装置启动初期的时间；有效面积及有效菌种量的大量增加使其在废气处理过程中相对于普通生物法节省了占地面积及投资费用，因而有重要的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理废气的高分子活性炭复合填料的制造方法，特别是处理恶臭和有机废气的高分子活性炭复合填料的制造方法。
背景技术
在工业的生产中，伴随着产品的加工和制造，会产生大量的有害气体，如各种恶臭物质及挥发性有机物等。在无法有效控制及治理的情况下，这些废气会对人体产生刺激及毒害，极大地危害了人类健康及生态环境。处理该类废气的方法很多，其中生物过滤技术是处理该类废气的有效方法之一。该方法是采用一种装有生物填料层的滤池或反应塔，经润湿后的废气通过附有生物膜的填料层时，污染物成分被微生物吸收，并氧化分解为无害的无机物。填料常选用堆肥、土壤、泥炭、陶瓷环及活性炭等。如专利CN2293376和CN1187777提出的废气处理装置。这些填料中的微生物需要一个接种附着和培养增殖的过程，对于一些自然环境中数量较少的特殊降解菌，则需要较长的富集时间，且培养后填料中有效菌群的种类和数量不能人为控制，从而限制了处理能力，多用于处理低浓度有机废气。当废气中有机物浓度高时，废气中的颗粒物在滤床中积累过多以及生物量增长快而易发生堵塞填料，气体通过塔体阻力增大，产生气体短路等问题，影响传质效果，因此限制了填料层的厚度，一般仅为30～1000mm左右。由于阻力大、填料层薄，通常要用增加滤床的截面积来扩大废气的处理量，造成整个处理装置占地面积很大。
发明内容
本发明公开了一种高分子活性炭复合填料的制造方法，旨在针对上述现有技术的不足，提供一种开新型高分子活性炭复合填料的制作方法。
该方法是采用微生物固定法，将针对有害污染物培养的特效菌固定于粉末活性炭中，而后采用交联法将高分子材料与活性炭颗粒混合后固定于一定形状的耐腐织物载体上，形成片状结构，从而制成固定化的生物复合填料。
本发明所采用的活性炭交联剂材料为无毒的聚乙烯醇、海藻酸钠所制成的高分子复合材料，将其制成混合水溶胶，并按比例加入附着有效菌体的粉末活性炭，制成均匀的胶液，然后用浸没或涂刷方式将其均匀覆盖于平面载体的表面及缝隙间，厚度以完全覆盖网状结构骨架为底限。在含CaCl2的饱和硼酸液中浸泡后，然后置于低浓度的固化剂中固化一段时间后即可获得所需的固定化生物填料。在耐腐织物上，可以采用涂布的方法完成，也可以浸没于溶解混匀的含活性炭水溶胶中，使其两面均匀附有胶液，网线完全包埋于胶液之中，得胶片，然后将胶片再依次浸入含CaCl2的饱和硼酸水溶液交联剂、固定剂中一定时间，制成固定化微生物填料。
具体步骤如下：
(1) 按重量百分数，取聚乙烯醇、海藻酸钠，制成混合水溶胶：
聚乙烯醇 3%～15%，
海藻酸钠 0.3%～3%；
(2)将附着有效菌体的活性炭加入到上述混合水溶胶中，制成含菌水溶胶胶液，所述附着有效菌体的的活性炭与水溶胶的混合重量比为1：1.5～1：15；
(3)然后用浸没或涂刷方式将上述含菌水溶胶胶液均匀附着于载体的表面及缝隙间，所述载体为不易被生物降解的耐腐网状织物；
(4)将载体置于含CaCl2的饱和硼酸液中浸泡0.5～36h，饱和硼酸溶液中CaCl2的浓度为1%～2%；
(5)然后再将载体浸入浓度为0.3～10%的磷酸盐固化剂中浸泡0.5～3h后，可获得所需的高分子活性炭复合填料。
本发明所采用的活性炭为粉末活性炭，其颗粒大小为200~320目，材质为椰壳、果壳、煤质或木质，比表面积为700~1200m2/g。
固化剂可采用如磷酸氢二钾、磷酸二氢钾等磷酸盐。
本发明所制造的填料的特征为：采用平面载体由耐腐织物构成，如尼龙、化纤等，以不易被生物降解的材料为好。网线粗细在0.02～2mm之间，网状织物的网格孔径为0.1～2mm，网格形状可以是三角形、四边形、六边形或圆形等。填料体的形状可以是圆柱体，也可以是四边形或多边形的柱体。填料外型尺寸为：圆柱体直径0.01～3m，柱高0.01～3m；四边形多多边形柱体填料的外型尺寸为柱体截面周长0.02～5m，柱高0.01～3m。填料内膜片间的间隔距离为0.5～20mm。
耐腐织物可依据反应器的需求不同制成不同的形状，在反应器内部依据需求采用耐腐金属或耐腐硬塑料框架固定耐腐织物。
附着于活性炭上的有效菌种在处理废气过程可以延伸生长于交联活性炭载体的高分子材料网状孔隙中。多层膜片按要求平行、方形或圆筒形排列于废气处理装置中，形成各种形式不同结构的生物复合填料，活性炭的加入极大提高了有效菌种量，提高了装置的处理效率，解决了一般废气处理转之中有效菌种不足及气阻过大，装置易堵塞，占地面积大的问题。该方法适用于各种不同浓度、不同气量的废气处理。
耐腐织物可依据反应器的需求不同制成不同的形状，在反应器内部依据需求采用耐腐金属或耐腐硬塑料框架固定耐腐织物。一般采用单个或多个填料垂直叠放在反应器中，并且每组膜片在水平面的平行方向均相差一定角度，有利于气体的均匀分布。
本发明的有益效果为：（1）以本发明制得的高分子活性炭复合填料，其有效降解菌的种类、数量可以控制，一次固定，与其它生物法处理废气相比，该填料膜上的专属有效菌数量大并可定量控制，能大幅提高设备的处理能力；（2）缩短了废气生物处理装置启动初期的时间；（3）该复合填料由于活性炭及高分子材料的的存在，富有弹性且内部具有丰富网状结构，有利于细胞的附着与生长。在进行生化反应时，通透性好，传质阻力小；（4）复合填料可以制成不同大小、规格、形状的生物填料，具有机械强度好，耐磨损，抗挤压的优点；（5）该填料采用规则的组装方式，保证了废气处理装置中气体通路的足够畅通，克服了一般生物滤床易堵塞、压降大的问题，有效面积及有效菌种量的大量增加使其在废气处理过程中相对于普通生物法节省了占地面积及投资费用。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图
图2是生物填料示意图
图3是废气生物处理塔工艺流程示意图
具体实施方式
下面，结合附图和具体实施例，对本发明的实施方式作进一步的说明。
实施例1
采用本发明的生物填料固定硝化菌，用于处理含氨废气。
固定化细胞凝胶组成，按重量百分数：
聚乙烯醇7.5%
海藻酸钠1.5%
制成混合水溶胶；
按附着微生物粉末活性炭30%，加入到混合水溶胶中，制成含菌水溶胶胶液；
填料框架采用不锈钢板及不锈钢丝制成，外型为高100mm、直径150mm的圆柱体，网状织物为孔径0.5×0.3mm的尼龙网纱，每两片网纱间的距离为5～15mm。
固定好网纱的填料框架在混合均匀的含菌水溶胶胶液中浸提多次，使胶均匀覆盖在网纱上，然后再在含1.5%CaCl2的饱和硼酸溶液中浸泡3h，在6%KH2PO4溶液中浸泡1h，取出用水冲洗后待用。
本实施例采用的是高2100mm，内径160mm的生物过滤塔，内装20个如上的生物填料，工艺流程见图2。
如附图3所示的废气生物处理塔工艺流程，处理效果见表1。
表1
实施例2
固定化细胞凝胶组成：
聚乙烯醇10%
海藻酸钠1.8%
附着微生物粉末活性炭15%
其余条件同实施例1。采用本实施例的生物填料固定硝化菌处理含氨废气的效果见表2。
表2
实施例3
固定化细胞凝胶组成：
聚乙烯醇3%
海藻酸钠0.3%
附着微生物粉末活性炭6.25%
其余条件同实施例1，采用本实施例的生物填料固定硝化菌处理含氨废气的效果见表3。
表3
实施例4
固定化细胞凝胶组成：
聚乙烯醇15%
海藻酸钠3%
附着微生物粉末活性炭40%
其余条件同实施例1。采用本实施例的生物填料固定硝化菌处理含氨废气的效果见表4。
表4
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，故凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种高分子活性炭复合填料的制造方法，包括如下具体步骤：
(1) 按重量百分数，取聚乙烯醇、海藻酸钠，制成混合水溶胶：
聚乙烯醇 3%～15%，
海藻酸钠 0.3%～3%；
(2)将附着有效菌体的活性炭加入到上述混合水溶胶中，制成含菌水溶胶胶液，所述附着有效菌体的的活性炭与水溶胶的混合重量比为1：1.5～1：15；
(3)然后用浸没或涂刷方式将上述含菌水溶胶胶液均匀附着于载体的表面及缝隙间；
(4)将载体置于含CaCl2的饱和硼酸液中浸泡0.5～36h，饱和硼酸溶液中CaCl2的浓度为1%～2%；
(5)然后再将载体浸入浓度为0.3～10%的磷酸盐中浸泡0.5～3h后，即得高分子活性炭复合填料。
2.根据权利要求1 所述的高分子活性炭复合填料的制造方法，其特征在于，所述活性炭为粉末活性炭。
3.根据权利要求2所述的高分子活性炭复合填料的制造方法，其特征在于，所述粉末活性炭，其颗粒大小为200~320目，材质为椰壳、果壳、煤质或木质，比表面积为700~1200m2/g。
4.根据权利要求1 所述的高分子活性炭复合填料的制造方法，其特征在于，所述的磷酸盐为磷酸氢二钾或磷酸二氢钾。
5.根据权利要求1 所述的高分子活性炭复合填料的制造方法，其特征在于，所述载体为不易被生物降解的耐腐网状织物，织物材料为尼龙或化纤。
6.根据权利要求5所述的高分子活性炭复合填料的制造方法，其特征在于，所述网状织物的网线粗细为0.02～2mm之间，网状织物的网格孔径为0.1～2mm。
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