CN107986431A - 一种用于电场强化富氧装置的聚氨酯基催化填料 - Google Patents

一种用于电场强化富氧装置的聚氨酯基催化填料 Download PDF

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罗南
胡长英
洪晓曦
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Abstract

本发明公开了一种用于电场强化富氧装置的聚氨酯基催化填料。聚氨酯颗粒清洗后经经MgCl2、ZnCl2、CuSO4和PbSO4制备的混合液改性后制备成物质B；物质B经N‑乙基对甲苯磺酰胺、5,7‑二氯‑8‑羟基喹啉、乙醇、正丁烷和2,5‑二溴嘧啶制备的混合液改性后制备成物质C；物质C经3,6‑二碘哒嗪、4‑氨甲基四氢吡喃、甲醇、甲烷、2‑乙基蒽醌制备的混合液改性后制备成物质D；物质D经2‑溴‑3‑癸基噻吩、乙醇、甲烷、6‑氟‑2‑甲基喹啉制备的混合液改性后得到的物质即为用于电场强化富氧装置的聚氨酯基催化填料。

Description

一种用于电场强化富氧装置的聚氨酯基催化填料
技术领域
本发明属于污染废水和水体处理技术领域，特别涉及一种用于电场强化富氧装置的聚氨酯基催化填料。
背景技术
天然水体具有一定的自净能力，其中微生物的氧化分解是水体自净的主要途径。如果水体中溶解氧含量较低，好氧微生物将受到抑制，而厌氧微生物处于活跃状态。当进入水体中污染物总量超过水体自净能力时，水体中溶解氧会被好氧微生物消耗殆尽，导致水体呈现厌氧状态，剩余污染物在厌氧微生物的作用下被分解为氨气、甲烧、二氧化碳、硫化氨等对水生生物具有毒害性的气体。同时，水分子同各种微生物的代谢产物结合成较大的聚合分子团进一步通过吸附的方式与水体中的污染物紧密结合，最终致使水体的自净能力丧失，并伴随着水体发黑变臭等现象的发生，对周围环境带来极大的影响。污染废水的生物处理是利用微生物的生命活动，对废水中呈溶解态或胶体状态的有机污染物降解作用，从而使废水得到净化的一种处理方法，其中废水好氧生物处理以其效率高、成本低、工艺操作管理方便可靠和无二次污染等显著优点而备受人们的青睐。污染废水的好氧生物处理和污染水体的高效净化都需要氧气，因此如何向水体高效增氧是这些技术的关键所在。
微米气泡的直径一般在50μm以下，这种微小气泡与普通气泡相比具有许多独特的优势，如：高内压、高表面能、高界面活性等。纳米氧气泡的表面积能有效增大，如1mm的大气泡分散成100nm微气泡，表面积增大10000倍，气泡的表面能也从0.1卡增大到5-10卡，表面能的增大及气泡内能量增大可以加强表面氧化反应，可以提高氧的利用率。根据杨-拉普拉斯法则，气泡表面张力与气泡直径大小成反比，与气泡内压成正比。表面张力增大，气泡不断收缩，同时内压也随之增大，即所谓出现自我加压现象。一旦收缩的气泡内压与表面张力失去平衡，纳米气泡最后大约在4000个大气压的压力下破裂，气泡破裂后活性氧分子的自由热运动增强，可以随时加入到水分子共价键中形成溶解氧，气体即完全溶解于水液中，这样就实现了超饱和溶氧。如果能制成一种设备，将产生的超饱和溶氧应用于污染废水的好氧生物处理和污染水体的高效净化，将是一种非常有前景的水处理技术。但是，目前还缺少高效的富氧装置，特别是一种用于电场强化富氧装置的聚氨酯基催化填料。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电场强化富氧装置的聚氨酯基催化填料，制备该聚氨酯基催化填料的方法如下：
(1)将220g粒径为1～2cm的聚氨酯颗粒用1000ml去离子水洗涤，然后在70℃条件下干燥7h，得到物质A；
(2)将22.35克MgCl2和16.54克ZnCl2加入到5000mL去离子水中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，摇匀后分成等量5份，得到混合液H1、混合液H2、混合液H3、混合液H4、混合液H5；
(3)将200mL摩尔浓度为0.58mol/L的CuSO4溶液和100mL摩尔浓度为0.76mol/L的PbSO4溶液加入到混合液H1中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J1；
(4)将物质A加入到混合液J1中，在温度为35℃的摇床中摇动20分钟，过滤除去液体得到物质A1，物质A1在70℃条件下干燥7h，得到物质A2；
(5)将180mL摩尔浓度为0.56mol/L的CuSO4溶液和120mL摩尔浓度为0.74mol/L的PbSO4溶液加入到混合液H2中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J2；
(6)将物质A2加入到混合液J2中，在温度为35℃的摇床中摇动20分钟，过滤除去液体得到物质A3，物质A3在70℃条件下干燥7h，得到物质A4；
(7)将160mL摩尔浓度为0.54mol/L的CuSO4溶液和140mL摩尔浓度为0.72mol/L的PbSO4溶液加入到混合液H3中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J3；
(8)将物质A4加入到混合液J3中，在温度为35℃的摇床中摇动20分钟，过滤除去液体得到物质A5，物质A5在70℃条件下干燥7h，得到物质A6；
(9)将140mL摩尔浓度为0.52mol/L的CuSO4溶液和160mL摩尔浓度为0.70mol/L的PbSO4溶液加入到混合液H4中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J4；
(10)将物质A6加入到混合液J4中，在温度为35℃的摇床中摇动20分钟，过滤除去液体得到物质A7，物质A7在70℃条件下干燥7h，得到物质A8；
(11)将120mL摩尔浓度为0.50mol/L的CuSO4溶液和180mL摩尔浓度为0.68mol/L的PbSO4溶液加入到混合液H5中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J5；
(12)将物质A8加入到混合液J5中，在温度为35℃的摇床中摇动20分钟，过滤除去液体得到物质A9，物质A9在70℃条件下干燥7h，得到物质B；
(13)将1.38克N-乙基对甲苯磺酰胺、4.4克5,7-二氯-8-羟基喹啉、15mL乙醇、5mL正丁烷依次加入到1000mL锥形瓶中，再加入2.9克2,5-二溴嘧啶和800mL去离子水，置于65℃水浴中在4000r/min条件下搅拌5min，得到混合液K；
(14)将物质B加入到混合液K中，在温度为45℃的摇床中摇动55分钟，过滤除去液体得到物质B1，将物质B1在70℃条件下干燥7h，得到物质C；
(15)将2.3克3,6-二碘哒嗪、6.2克4-氨甲基四氢吡喃、15mL甲醇、5mL甲烷依次加入到1000mL锥形瓶中，再加入6.3克2-乙基蒽醌和800mL去离子水，置于65℃水浴中在4000r/min条件下搅拌20min，得到混合液L；
(16)将物质C加入到混合液L中，在温度为45℃的摇床中摇动55分钟，过滤除去液体得到物质C1，将物质C1在70℃条件下干燥7h，得到物质D；
(17)将3.6克2-溴-3-癸基噻吩、15mL乙醇、5mL甲烷依次加入到1000mL锥形瓶中，再加入2.6克6-氟-2-甲基喹啉和800mL去离子水，置于65℃水浴中在4000r/min条件下搅拌20min，得到混合液M；
(18)将物质D加入到混合液M中，在温度为45℃的摇床中摇动55分钟，过滤除去液体得到物质D1，将物质D1在70℃条件下干燥7h，得到的物质即为用于电场强化富氧装置的聚氨酯基催化填料。
本发明的有益效果是，将制备的聚氨酯基催化填料填充在电场强化富氧装置中，能提高富氧水的含氧量、延长富氧水中氧的稳定时间。
具体实施方式
用于电场强化富氧装置的聚氨酯基催化填料由如下过程制备：
(1)将220g粒径为1～2cm的聚氨酯颗粒用1000ml去离子水洗涤，然后在70℃条件下干燥7h，得到物质A；
(2)将22.35克MgCl2和16.54克ZnCl2加入到5000mL去离子水中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，摇匀后分成等量5份，得到混合液H1、混合液H2、混合液H3、混合液H4、混合液H5；
(3)将200mL摩尔浓度为0.58mol/L的CuSO4溶液和100mL摩尔浓度为0.76mol/L的PbSO4溶液加入到混合液H1中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J1；
(4)将物质A加入到混合液J1中，在温度为35℃的摇床中摇动20分钟，过滤除去液体得到物质A1，物质A1在70℃条件下干燥7h，得到物质A2；
(5)将180mL摩尔浓度为0.56mol/L的CuSO4溶液和120mL摩尔浓度为0.74mol/L的PbSO4溶液加入到混合液H2中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J2；
(6)将物质A2加入到混合液J2中，在温度为35℃的摇床中摇动20分钟，过滤除去液体得到物质A3，物质A3在70℃条件下干燥7h，得到物质A4；
(7)将160mL摩尔浓度为0.54mol/L的CuSO4溶液和140mL摩尔浓度为0.72mol/L的PbSO4溶液加入到混合液H3中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J3；
(8)将物质A4加入到混合液J3中，在温度为35℃的摇床中摇动20分钟，过滤除去液体得到物质A5，物质A5在70℃条件下干燥7h，得到物质A6；
(9)将140mL摩尔浓度为0.52mol/L的CuSO4溶液和160mL摩尔浓度为0.70mol/L的PbSO4溶液加入到混合液H4中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J4；
(10)将物质A6加入到混合液J4中，在温度为35℃的摇床中摇动20分钟，过滤除去液体得到物质A7，物质A7在70℃条件下干燥7h，得到物质A8；
(11)将120mL摩尔浓度为0.50mol/L的CuSO4溶液和180mL摩尔浓度为0.68mol/L的PbSO4溶液加入到混合液H5中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J5；
(12)将物质A8加入到混合液J5中，在温度为35℃的摇床中摇动20分钟，过滤除去液体得到物质A9，物质A9在70℃条件下干燥7h，得到物质B；
(13)将1.38克N-乙基对甲苯磺酰胺、4.4克5,7-二氯-8-羟基喹啉、15mL乙醇、5mL正丁烷依次加入到1000mL锥形瓶中，再加入2.9克2,5-二溴嘧啶和800mL去离子水，置于65℃水浴中在4000r/min条件下搅拌5min，得到混合液K；
(14)将物质B加入到混合液K中，在温度为45℃的摇床中摇动55分钟，过滤除去液体得到物质B1，将物质B1在70℃条件下干燥7h，得到物质C；
(15)将2.3克3,6-二碘哒嗪、6.2克4-氨甲基四氢吡喃、15mL甲醇、5mL甲烷依次加入到1000mL锥形瓶中，再加入6.3克2-乙基蒽醌和800mL去离子水，置于65℃水浴中在4000r/min条件下搅拌20min，得到混合液L；
(16)将物质C加入到混合液L中，在温度为45℃的摇床中摇动55分钟，过滤除去液体得到物质C1，将物质C1在70℃条件下干燥7h，得到物质D；
(17)将3.6克2-溴-3-癸基噻吩、15mL乙醇、5mL甲烷依次加入到1000mL锥形瓶中，再加入2.6克6-氟-2-甲基喹啉和800mL去离子水，置于65℃水浴中在4000r/min条件下搅拌20min，得到混合液M；
(18)将物质D加入到混合液M中，在温度为45℃的摇床中摇动55分钟，过滤除去液体得到物质D1，将物质D1在70℃条件下干燥7h，得到的物质即为用于电场强化富氧装置的聚氨酯基催化填料。
运用本发明得到的用于电场强化富氧装置的聚氨酯基催化填料填充在电场强化富氧装置中，结果表明运用填充了该聚氨酯基催化填料的富氧装置制备的富氧水中溶解氧含量可以达到48.6mg/L，放置2.5小时后富氧水中溶解氧含量为39.5mg/L。

Claims (1)

1.一种用于电场强化富氧装置的聚氨酯基催化填料，其特征在于，制备该聚氨酯基催化填料的方法如下：
(1)将220g粒径为1～2cm的聚氨酯颗粒用1000ml去离子水洗涤，然后在70℃条件下干燥7h，得到物质A；
(2)将22.35克MgCl2和16.54克ZnCl2加入到5000mL去离子水中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，摇匀后分成等量5份，得到混合液H1、混合液H2、混合液H3、混合液H4、混合液H5；
(3)将200mL摩尔浓度为0.58mol/L的CuSO4溶液和100mL摩尔浓度为0.76mol/L的PbSO4溶液加入到混合液H1中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J1；
(4)将物质A加入到混合液J1中，在温度为35℃的摇床中摇动20分钟，过滤除去液体得到物质A1，物质A1在70℃条件下干燥7h，得到物质A2；
(5)将180mL摩尔浓度为0.56mol/L的CuSO4溶液和120mL摩尔浓度为0.74mol/L的PbSO4溶液加入到混合液H2中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J2；
(6)将物质A2加入到混合液J2中，在温度为35℃的摇床中摇动20分钟，过滤除去液体得到物质A3，物质A3在70℃条件下干燥7h，得到物质A4；
(7)将160mL摩尔浓度为0.54mol/L的CuSO4溶液和140mL摩尔浓度为0.72mol/L的PbSO4溶液加入到混合液H3中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J3；
(8)将物质A4加入到混合液J3中，在温度为35℃的摇床中摇动20分钟，过滤除去液体得到物质A5，物质A5在70℃条件下干燥7h，得到物质A6；
(9)将140mL摩尔浓度为0.52mol/L的CuSO4溶液和160mL摩尔浓度为0.70mol/L的PbSO4溶液加入到混合液H4中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J4；
(10)将物质A6加入到混合液J4中，在温度为35℃的摇床中摇动20分钟，过滤除去液体得到物质A7，物质A7在70℃条件下干燥7h，得到物质A8；
(11)将120mL摩尔浓度为0.50mol/L的CuSO4溶液和180mL摩尔浓度为0.68mol/L的PbSO4溶液加入到混合液H5中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J5；
(12)将物质A8加入到混合液J5中，在温度为35℃的摇床中摇动20分钟，过滤除去液体得到物质A9，物质A9在70℃条件下干燥7h，得到物质B；
(13)将1.38克N-乙基对甲苯磺酰胺、4.4克5,7-二氯-8-羟基喹啉、15mL乙醇、5mL正丁烷依次加入到1000mL锥形瓶中，再加入2.9克2,5-二溴嘧啶和800mL去离子水，置于65℃水浴中在4000r/min条件下搅拌5min，得到混合液K；
(14)将物质B加入到混合液K中，在温度为45℃的摇床中摇动55分钟，过滤除去液体得到物质B1，将物质B1在70℃条件下干燥7h，得到物质C；
(15)将2.3克3,6-二碘哒嗪、6.2克4-氨甲基四氢吡喃、15mL甲醇、5mL甲烷依次加入到1000mL锥形瓶中，再加入6.3克2-乙基蒽醌和800mL去离子水，置于65℃水浴中在4000r/min条件下搅拌20min，得到混合液L；
(16)将物质C加入到混合液L中，在温度为45℃的摇床中摇动55分钟，过滤除去液体得到物质C1，将物质C1在70℃条件下干燥7h，得到物质D；
(17)将3.6克2-溴-3-癸基噻吩、15mL乙醇、5mL甲烷依次加入到1000mL锥形瓶中，再加入2.6克6-氟-2-甲基喹啉和800mL去离子水，置于65℃水浴中在4000r/min条件下搅拌20min，得到混合液M；
(18)将物质D加入到混合液M中，在温度为45℃的摇床中摇动55分钟，过滤除去液体得到物质D1，将物质D1在70℃条件下干燥7h，得到的物质即为用于电场强化富氧装置的聚氨酯基催化填料。
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