CN105645564A - 一种基于改性贝壳制备复合生物填料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于改性贝壳制备复合生物填料的方法，属于生物填料技术领域。本发明针对目前固定式填料比表面积小、生物膜量少，且表面光滑，生物膜易脱落，且难以保持稳定持续的去除效果的问题，本发明首先利用废弃贝壳，与淀粉及乙二醇胺，在微波作用下，改性贝壳表面，再将其进行球磨活化，同时在超声下振荡改性内部结构，再将其负载于丝瓜络中增加微生物挂膜性，防止脱落，最后将其与助剂进行混合，制备出一种比表面积大，生物膜不易脱落，且可保持稳定持续去除效果的复合生物调料。

Description

一种基于改性贝壳制备复合生物填料的方法

技术领域

本发明涉及一种基于改性贝壳制备复合生物填料的方法，属于生物填料技术领域。

背景技术

随着人口数量的快速增长和工业化的推进，水体的污染程度日益严重，并且出现了有机难分解物质与传统氨氮、COD复合型污染的新型污染类型，传统污水处理方法对此类污水的处理效果普遍不佳。利用微生物对污染水体进行处理是当今水处理领域的一个研究的热点方向，也是一种绿色高效，无二次污染的处理手段。其中生物膜法是在填料表面挂膜通过生物膜上的微生物群对污水中的污染物进行降解。

目前所使用的生物填料都不同程度的存在着缺陷。现在的固定化微生物材料普遍存在稳定性差、微生物挂膜性能差、力学性能性差的特点。由于污水流动性和水质的波动，投加的微生物很容易流失，或者被原生动物捕食，难以保持稳定持续的去除效果。固定式填料比表面积小、生物膜量少，且表面光滑，生物膜易脱落。微生物法对难分解有机物的去除效果不佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前固定式填料比表面积小、生物膜量少，且表面光滑，生物膜易脱落，且难以保持稳定持续的去除效果的问题，本发明首先利用废弃贝壳，与淀粉及乙二醇胺，在微波作用下，改性贝壳表面，再将其进行球磨活化，同时在超声下振荡改性内部结构，再将其负载于丝瓜络中增加微生物挂膜性，防止脱落，最后将其与助剂进行混合，制备出一种比表面积大，生物膜不易脱落，且可保持稳定持续去除效果的复合生物调料。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）取海鲜加工厂中废弃贝壳，去除残留在贝壳上的肉质及附着物，再使用水将其冲洗干净，随后将其放入300～400℃的马弗炉中30～40min，结束后将贝壳取出，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得40目贝壳粉末，然后将贝壳粉末、淀粉及质量分数为15～18％的二乙醇胺水溶液，按质量比3:2:1，在容器中进行混合；

（2）待上述混合结束后，将容器移至45℃的微波反应器中微波协助反应，过夜后进行减压过滤，使用无水乙醇冲洗滤饼3～5次，再将其与贝壳质量10～12％的褐煤放入球磨机中，研磨介质为5个氧化锆小球，以转速60r/min研磨12～15h，然后将研磨后得到的粉末放入容器中，向其中加入质量分数10％的氢氧化钠溶液浸泡粉末；

（3）将上述容器中混合物移至20～23KHz的超声振荡器中振荡10～12h，随后过滤收集滤饼，将滤饼放入105℃的烘箱中烘干至恒重，再将滤饼取出，得改性贝壳粉末；

（4）按质量比3:1，取改性贝壳粉末和竹子加工厂中的废弃竹屑放入粉碎机中进行粉碎，过筛得200目混合粉末，取长为3～5cm的丝瓜络，使用吹扫机按质量比1:2，将混合粉末吹入丝瓜络中，得复合生物填料基体；

（5）按重量份数计，取50～55份复合生物填料基体、20～25份水性聚氨酯、2～4份海藻酸钠、4～8份蛋白胨、0.8～1.2份茶多酚、11.8～18.2份质量分数为10％的氯化钙溶液，首先将复合生物填料基体放入300℃的马弗炉中保温1～2min，随后将其取出放入玻璃容器中，并将其它组分放入玻璃容器，在压力1.2～1.5MPa，温度为45～50℃下，静置16～20h，然后将其取出放入风干机中风干，即可得到复合生物填料。

经检测可得，本发明所制得的生物填料挂膜时间为3～5天，生物膜量为102.5～110.3mg/g，表面粗糙度，生物膜脱落率比传统填料相比，降低了60～72％，在使用时，3～5天后，污染物去除率仍可达92.3％以上。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明所制得的生物填料具有生物可降解性、良好生物相容性、表面粗糙且微生物挂膜量大；

（2）本发明充分利用废弃贝壳，降低制作成本，且对人体无毒害。

具体实施方式

取海鲜加工厂中废弃贝壳，去除残留在贝壳上的肉质及附着物，再使用水将其冲洗干净，随后将其放入300～400℃的马弗炉中30～40min，结束后将贝壳取出，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得40目贝壳粉末，然后将贝壳粉末、淀粉及质量分数为15～18％的二乙醇胺水溶液，按质量比3:2:1，在容器中进行混合；待上述混合结束后，将容器移至45℃的微波反应器中微波协助反应，过夜后进行减压过滤，使用无水乙醇冲洗滤饼3～5次，再将其与贝壳质量10～12％的褐煤放入球磨机中，研磨介质为5个氧化锆小球，以转速60r/min研磨12～15h，然后将研磨后得到的粉末放入容器中，向其中加入质量分数10％的氢氧化钠溶液浸泡粉末；将上述容器中混合物移至20～23KHz的超声振荡器中振荡10～12h，随后过滤收集滤饼，将滤饼放入105℃的烘箱中烘干至恒重，再将滤饼取出，得改性贝壳粉末；按质量比3:1，取改性贝壳粉末和竹子加工厂中的废弃竹屑放入粉碎机中进行粉碎，过筛得200目混合粉末，取长为3～5cm的丝瓜络，使用吹扫机按质量比1:2，将混合粉末吹入丝瓜络中，得复合生物填料基体；按重量份数计，取50～55份复合生物填料基体、20～25份水性聚氨酯、2～4份海藻酸钠、4～8份蛋白胨、0.8～1.2份茶多酚、11.8～18.2份质量分数为10％的氯化钙溶液，首先将复合生物填料基体放入300℃的马弗炉中保温1～2min，随后将其取出放入玻璃容器中，并将其它组分放入玻璃容器，在压力1.2～1.5MPa，温度为45～50℃下，静置16～20h，然后将其取出放入风干机中风干，即可得到复合生物填料。

实例1

取海鲜加工厂中废弃贝壳，去除残留在贝壳上的肉质及附着物，再使用水将其冲洗干净，随后将其放入300℃的马弗炉中30min，结束后将贝壳取出，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得40目贝壳粉末，然后将贝壳粉末、淀粉及质量分数为15％的二乙醇胺水溶液，按质量比3:2:1，在容器中进行混合；待上述混合结束后，将容器移至45℃的微波反应器中微波协助反应，过夜后进行减压过滤，使用无水乙醇冲洗滤饼3次，再将其与贝壳质量10％的褐煤放入球磨机中，研磨介质为5个氧化锆小球，以转速60r/min研磨12h，然后将研磨后得到的粉末放入容器中，向其中加入质量分数10％的氢氧化钠溶液浸泡粉末；将上述容器中混合物移至20KHz的超声振荡器中振荡10h，随后过滤收集滤饼，将滤饼放入105℃的烘箱中烘干至恒重，再将滤饼取出，得改性贝壳粉末；按质量比3:1，取改性贝壳粉末和竹子加工厂中的废弃竹屑放入粉碎机中进行粉碎，过筛得200目混合粉末，取长为3cm的丝瓜络，使用吹扫机按质量比1:2，将混合粉末吹入丝瓜络中，得复合生物填料基体；按重量份数计，取50份复合生物填料基体、20份水性聚氨酯、3份海藻酸钠、8份蛋白胨、0.8份茶多酚、18.2份质量分数为10％的氯化钙溶液，首先将复合生物填料基体放入300℃的马弗炉中保温1min，随后将其取出放入玻璃容器中，并将其它组分放入玻璃容器，在压力1.2MPa，温度为45℃下，静置16h，然后将其取出放入风干机中风干，即可得到复合生物填料。

经检测可得，本发明所制得的生物填料挂膜时间为3天，生物膜量为102.5mg/g，表面粗糙度，生物膜脱落率比传统填料相比，降低了60％，在使用时，3天后，污染物去除率仍可达93.6％。

实例2

取海鲜加工厂中废弃贝壳，去除残留在贝壳上的肉质及附着物，再使用水将其冲洗干净，随后将其放入400℃的马弗炉中40min，结束后将贝壳取出，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得40目贝壳粉末，然后将贝壳粉末、淀粉及质量分数为15～18％的二乙醇胺水溶液，按质量比3:2:1，在容器中进行混合；待上述混合结束后，将容器移至45℃的微波反应器中微波协助反应，过夜后进行减压过滤，使用无水乙醇冲洗滤饼5次，再将其与贝壳质量12％的褐煤放入球磨机中，研磨介质为5个氧化锆小球，以转速60r/min研磨15h，然后将研磨后得到的粉末放入容器中，向其中加入质量分数10％的氢氧化钠溶液浸泡粉末；将上述容器中混合物移至23KHz的超声振荡器中振荡12h，随后过滤收集滤饼，将滤饼放入105℃的烘箱中烘干至恒重，再将滤饼取出，得改性贝壳粉末；按质量比3:1，取改性贝壳粉末和竹子加工厂中的废弃竹屑放入粉碎机中进行粉碎，过筛得200目混合粉末，取长为5cm的丝瓜络，使用吹扫机按质量比1:2，将混合粉末吹入丝瓜络中，得复合生物填料基体；按重量份数计，取55份复合生物填料基体、22份水性聚氨酯、2份海藻酸钠、8份蛋白胨、1.2份茶多酚、11.8份质量分数为10％的氯化钙溶液，首先将复合生物填料基体放入300℃的马弗炉中保温2min，随后将其取出放入玻璃容器中，并将其它组分放入玻璃容器，在压力1.5MPa，温度为50℃下，静置20h，然后将其取出放入风干机中风干，即可得到复合生物填料。

经检测可得，本发明所制得的生物填料挂膜时间为5天，生物膜量为110.3mg/g，表面粗糙度，生物膜脱落率比传统填料相比，降低了72％，在使用时，5天后，污染物去除率仍可达95.2％。

实例3

取海鲜加工厂中废弃贝壳，去除残留在贝壳上的肉质及附着物，再使用水将其冲洗干净，随后将其放入350℃的马弗炉中35min，结束后将贝壳取出，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得40目贝壳粉末，然后将贝壳粉末、淀粉及质量分数为17％的二乙醇胺水溶液，按质量比3:2:1，在容器中进行混合；待上述混合结束后，将容器移至45℃的微波反应器中微波协助反应，过夜后进行减压过滤，使用无水乙醇冲洗滤饼4次，再将其与贝壳质量11％的褐煤放入球磨机中，研磨介质为5个氧化锆小球，以转速60r/min研磨13h，然后将研磨后得到的粉末放入容器中，向其中加入质量分数10％的氢氧化钠溶液浸泡粉末；将上述容器中混合物移至22KHz的超声振荡器中振荡11h，随后过滤收集滤饼，将滤饼放入105℃的烘箱中烘干至恒重，再将滤饼取出，得改性贝壳粉末；按质量比3:1，取改性贝壳粉末和竹子加工厂中的废弃竹屑放入粉碎机中进行粉碎，过筛得200目混合粉末，取长为4cm的丝瓜络，使用吹扫机按质量比1:2，将混合粉末吹入丝瓜络中，得复合生物填料基体；按重量份数计，取54份复合生物填料基体、22份水性聚氨酯、3份海藻酸钠、8份蛋白胨、1.2份茶多酚、11.8份质量分数为10％的氯化钙溶液，首先将复合生物填料基体放入300℃的马弗炉中保温1～2min，随后将其取出放入玻璃容器中，并将其它组分放入玻璃容器，在压力1.4MPa，温度为48℃下，静置18h，然后将其取出放入风干机中风干，即可得到复合生物填料。

经检测可得，本发明所制得的生物填料挂膜时间为4天，生物膜量为108.5mg/g，表面粗糙度，生物膜脱落率比传统填料相比，降低了71％，在使用时，4天后，污染物去除率仍可达97.5％。

Claims (1)

1.一种基于改性贝壳制备复合生物填料的方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）取海鲜加工厂中废弃贝壳，去除残留在贝壳上的肉质及附着物，再使用水将其冲洗干净，随后将其放入300～400℃的马弗炉中30～40min，结束后将贝壳取出，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得40目贝壳粉末，然后将贝壳粉末、淀粉及质量分数为15～18％的二乙醇胺水溶液，按质量比3:2:1，在容器中进行混合；

（2）待上述混合结束后，将容器移至45℃的微波反应器中微波协助反应，过夜后进行减压过滤，使用无水乙醇冲洗滤饼3～5次，再将其与贝壳质量10～12％的褐煤放入球磨机中，研磨介质为5个氧化锆小球，以转速60r/min研磨12～15h，然后将研磨后得到的粉末放入容器中，向其中加入质量分数10％的氢氧化钠溶液浸泡粉末；

（3）将上述容器中混合物移至20～23KHz的超声振荡器中振荡10～12h，随后过滤收集滤饼，将滤饼放入105℃的烘箱中烘干至恒重，再将滤饼取出，得改性贝壳粉末；

（4）按质量比3:1，取改性贝壳粉末和竹子加工厂中的废弃竹屑放入粉碎机中进行粉碎，过筛得200目混合粉末，取长为3～5cm的丝瓜络，使用吹扫机按质量比1:2，将混合粉末吹入丝瓜络中，得复合生物填料基体；

（5）按重量份数计，取50～55份复合生物填料基体、20～25份水性聚氨酯、2～4份海藻酸钠、4～8份蛋白胨、0.8～1.2份茶多酚、11.8～18.2份质量分数为10％的氯化钙溶液，首先将复合生物填料基体放入300℃的马弗炉中保温1～2min，随后将其取出放入玻璃容器中，并将其它组分放入玻璃容器，在压力1.2～1.5MPa，温度为45～50℃下，静置16～20h，然后将其取出放入风干机中风干，即可得到复合生物填料。