CN108545823A

CN108545823A - 一种含有多种微量元素的生物载体炭及其制备方法

Info

Publication number: CN108545823A
Application number: CN201810200519.2A
Authority: CN
Inventors: 高峰; 王帅; 丁红丹; 王蔡华
Original assignee: Jiangsu Chemical Environmental Protection Ltd By Share Ltd
Current assignee: Jiangsu Chemical Environmental Protection Ltd By Share Ltd
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2018-09-18

Abstract

本发明公开了一种含有多种微量元素的生物载体炭及其制备方法，属于微生物载体领域，生物载体炭以活性炭为载体，加入氧化镍、氧化锰、氧化钴、氧化锌、氧化铁、氧化硼、氧化钼，得到的生物载体炭负载有微量元素镍、锰、钴、锌、铁、硼、钼元素；本发明提供的生物载体炭的所负载的微量元素稳定、负载多种元素、对污水的吸附处理效率方面性能优异；且制备过程简单，可以实现工业化生产；在工程上不但可以用于固定床，也可以应用于流化床，在处理效果和工程应用前景方面比传统的活性炭更具有竞争力。

Description

一种含有多种微量元素的生物载体炭及其制备方法

技术领域

本发明属于微生物载体领域，具体是指一种含有多种微量元素的生物载体炭及其制备方法。

背景技术

废水生物处理是现代废水处理应用中最广泛的方法之一，主要借助微生物的新成代谢、分解作用把废水中有机物转化为简单的无机物，使废水得到净化。微生物在处理废水中的作用在于：首先需要微生物生长在载体上，然后在载体上生长形成生物膜，让微生物附着，繁殖，并不断的更新换代。

微生物形成生物膜往往需要载体，传统生物处理的生物膜一般由菌胶团、聚氨酯填料、硅藻土、氧化铝、陶瓷、纤维等，但是，这些材料或耐腐蚀性不佳，或不易成型，或价格高或密度大等问题。

活性炭作为生物载体炭的前体，具有较大的比表面积、孔隙结构发达及其环境稳定性好的特点，对废水中的污染物和微生物都要较好的吸附作用。一方面活性炭将废水中的污染物吸附在其自身周围或其空隙中，将污染物从废水中转移至活性炭周围或活性炭上，从而降低废水中污染物的含量；另一方面活性炭吸附微生物在其周围，使活性炭周围的微生物数量较大，易于形成生物膜，降低微生物挂膜的时间；第三，活性炭对污染物和微生物的吸附使活性炭周围的微环境下，污染物浓度和微生物的数量较多，有利于微生物对污染物的降解去除，使活性炭在废水处理中不断的处于吸附—饱和—降解—吸附的循环。

在微生物生长过程中对微量元素的需求浓度一般自10^-8~10^-6mol/L，数量少但是作用很大，能参与细胞结构的形成，并与能量转移、细胞渗透性调节功能有关。然而在废水处理中，废水中往往缺少这些微量元素，导致微生物生长繁殖受到不良影响。通过外加介质的方法不能适合于大部分生物的反应过程，并且补加的微量元素也极易流失。

现有的技术中，通过载体固载微量元素的方法对微生物载体改性，使载体兼具微生物载体和含有微量元素的作用。现有的中国专利专利“含微量元素符合塑料的微生物载体及其制备方法”（CN 105199205 A）利用了该原理，该方法采用复合塑料及天然纤维负载微量元素制成生物载体，对废水进行处理，其制作方法相对复杂，载体的吸附性能也低于活性炭。另外中国专利公开了一种催化剂生产过程排放分高盐污水的生物脱氮方法（CN105585133A），也仅对废水中的氨氮具有较好的去除作用，针对于更多或者更复杂的污水能够有效的处理也是不可企及。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种含有多种微量元素的生物载体炭及其制备方法，该方法制备的生物载体炭含多种微量元素，使微生物可附着面积增加，提高废水处理中的微生物生物量，具有较强的吸附性和较大的比表面积，可以从水体中吸附微生物生长所需的物质，对复杂或者污染程度高的废水能够进行有效的处理。

本发明是这样实现的：

一种含有多种微量元素的生物载体炭，其特征在于，所述的生物载体炭负载有微量元素镍、锰、钴、锌、铁、硼、钼中的一种或多种；所述的镍、锰、钴、锌、铁、硼、钼的总质量为活性炭质量的0.1%~1%。

进一步，所述的生物载体炭以活性炭为载体，负载氧化镍、氧化锰、氧化钴、氧化锌、氧化铁、氧化硼、氧化钼中的一种或多种；其中活性炭的重量百分数为99~99.9%，氧化镍为0.01~0.5%，氧化锰为0.01~0.5%，氧化钴为0.01~0.5%，氧化锌为0.01~0.5%、氧化铁为0.01~0.5%、氧化硼为0.01~0.5%、氧化钼为0.01~0.5%。

进一步，所述的活性炭载体的目数为1~120目。

本发明还公开了一种含有多种微量元素的生物载体炭的制备方法，具体步骤如下：

步骤一：分别取硝酸镍、硝酸锰、硝酸钴、硝酸锌、硝酸铁、氧化硼、硝酸钼晶体中的一种或多种溶解于蒸馏水中，配置浓度为0.1~2mol/L的溶液；

步骤二：将步骤一中配置的混合溶液用氢氧化钠溶液调节混合溶液的pH至7~11；

步骤三：将活性炭加入上述步骤二的溶液中，搅拌后静置4~24小时，取出活性炭，干燥后在100~500℃下焙烧1~12小时，得到载体炭的前躯体；

步骤四：将载体炭的前躯体再侵入步骤三所使用的混凝溶液中，搅拌后静置2~16小时，此时的静置时间短于步骤三的时间，取出活性炭，干燥后在100~500℃下焙烧1~12小时，得到载体炭。

进一步，所述的硝酸镍、硝酸锰、硝酸钴、硝酸锌、硝酸铁、氧化硼、硝酸钼的摩尔比为（0~10）：（0~10）：（0~10）：（0~10）：（0~10）：（0~10）：（0~10）。

进一步，活性炭与混合液的体积比为1:（0.6~2）。

进一步，前驱体与混合液的体积比为1:（0.6~2）。

本发明与现有技术的有益效果在于：

1）本发明采用活性炭为载体，载体具有较强的吸附性和较大的比表面积，较强的吸附性可以从水体中吸附微生物生长所需的物质，并为微生物的生长提供充足的挂膜面积，微生物的挂膜生长；该载体可以缓慢释放微量元素，供微生物生长利用，释放周期可达5~10年；

2）本发明提供的生物载体炭的所负载的微量元素稳定、负载多种元素、对污水的吸附处理效率方面性能优异；且制备过程简单，可以实现工业化生产；在工程上不但可以用于固定床，也可以应用于流化床，在处理效果和工程应用前景方面比传统的活性炭更具有竞争力。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实施例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

（1）、分别取硝酸镍、硝酸锰、硝酸钴、硝酸锌、硝酸铁、氧化硼、硝酸钼晶体按照溶解于蒸馏水中，配置浓度为0.1mol/L的溶液；其中，活性炭的重量百分数为99.5 %，氧化镍为0.06%，氧化锰为0.05%，氧化钴为0.1%，氧化锌为0.04%、氧化铁为0.05%、氧化硼为0.1%、氧化钼为0.1%。

（2）、将步骤一中的混合溶液，按照镍、锰、钴、锌、铁、硼、钼的摩尔比为5：3：3：3：5：3：3，镍、锰、钴、锌、铁、硼、钼的总质量为活性炭质量的0.5%；

（3）、将步上述配置的混合溶液用氢氧化钠溶液调节混合溶液的pH至7；

（4）、将活性炭加入步骤（3）中的溶液中, 以1~6目颗粒活性炭为载体，活性炭与混合液的体积比为1:0.6，搅拌后静置4小时，取出活性炭，干燥后在100℃下焙烧12小时，得到载体炭的前躯体；

（5）、将载体炭的前躯体侵入步骤（3）所得混凝溶液中，前驱体与混合液的体积比为1:0.6，搅拌后静置3小时，取出活性炭，干燥后在500℃下焙烧1小时，得到载体炭。

实施例2

（1）、分别取硝酸镍、硝酸锰、硝酸钴、硝酸锌、硝酸铁、氧化硼、硝酸钼晶体按照溶解于蒸馏水中，配置浓度为1mol/L的溶液；其中活性炭的重量百分数为99.5 %，氧化镍为0.03%，氧化锰为0.05%，氧化钴为0.1%，氧化锌为0.04%、氧化铁为0.08%、氧化硼为0.1%、氧化钼为0.1%。

（2）、将步骤一中的混合溶液，按照镍、锰、钴、锌、铁、硼、钼的摩尔比为8：8：2：2：4：7：2镍、锰、钴、锌、铁、硼、钼的总质量为活性炭质量的0.5%；

（3）、将步上述配置的混合溶液用氢氧化钠溶液调节混合溶液的pH至11；

（4）、将活性炭加入步骤（3）中的溶液中，以30~80目颗粒活性炭为载体，活性炭与混合液的体积比为1:2，搅拌后静置24小时，取出活性炭，干燥后在500℃下焙烧1小时，得到载体炭的前躯体；

（5）、将载体炭的前躯体侵入步骤（3）所得混凝溶液中，前驱体与混合液的体积比为1:2，搅拌后静置12小时，取出活性炭，干燥后在200℃下焙烧7小时，得到载体炭。

实施例3

（1）、分别取硝酸镍、硝酸锰、硝酸钴、硝酸锌、硝酸铁、氧化硼、硝酸钼晶体按照溶解于蒸馏水中，配置浓度为2mol/L的溶液；

其中活性炭的重量百分数为99.5 %，氧化镍为0. 06%，氧化锰为0.04%，氧化钴为0.1%，氧化锌为0.02%、氧化铁为0.08%、氧化硼为0.1%、氧化钼为0.1%。

（2）、将步骤一中的混合溶液，按照镍、锰、钴、锌、铁、硼、钼的摩尔比为3：3：2：2：3：9：3镍、锰、钴、锌、铁、硼、钼的总质量为活性炭质量的0.5%；

（3）、将步上述配置的混合溶液用氢氧化钠溶液调节混合溶液的pH至9；

（4）、将活性炭加入步骤（3）中的溶液中，以40~120目颗粒活性炭为载体，活性炭与混合液的体积比为1:1，搅拌后静置12小时，取出活性炭，干燥后在300℃下焙烧3小时，得到载体炭的前躯体；

（5）、将载体炭的前躯体侵入步骤（3）所得混凝溶液中，前驱体与混合液的体积比为1:1，搅拌后静置10小时，取出活性炭，干燥后在400℃下焙烧1小时，得到载体炭。

实施例4

（1）、分别取硝酸镍、硝酸锰、硝酸钴、硝酸锌、硝酸铁、氧化硼、硝酸钼晶体按照溶解于蒸馏水中，配置浓度为0.5mol/L的溶液；其中，活性炭的重量百分数为99.9 %，氧化镍为0.06%，氧化锰为0.03%，氧化钴为0.01%。

（2）、将步骤一中的混合溶液，按照镍、锰、钴摩尔比为6：2：1；

（3）、将步上述配置的混合溶液用氢氧化钠溶液调节混合溶液的pH至10；

（4）、将活性炭加入步骤（3）中的溶液中, 以100~120目颗粒活性炭为载体，活性炭与混合液的体积比为1:0.6，搅拌后静置20小时，取出活性炭，干燥后在100℃下焙烧12小时，得到载体炭的前躯体；

（5）、将载体炭的前躯体侵入步骤（3）所得混凝溶液中，前驱体与混合液的体积比为1:0.6，搅拌后静置16小时，取出活性炭，干燥后在500℃下焙烧1小时，得到载体炭。

实施例5

（1）、取氧化硼晶体按照溶解于蒸馏水中，配置浓度为2mol/L的溶液；

其中活性炭的重量百分数为99.5 %，氧化钼为0.5%。

（2）、将上述配置的混合溶液用氢氧化钠溶液调节混合溶液的pH至9；

（3）、将活性炭加入到溶液中，以40~120目颗粒活性炭为载体，活性炭与混合液的体积比为1:1，搅拌后静置12小时，取出活性炭，干燥后在300℃下焙烧3小时，得到载体炭的前躯体；

（4）、将载体炭的前躯体侵入步骤（3）所得混凝溶液中，前驱体与混合液的体积比为1:1，搅拌后静置10小时，取出活性炭，干燥后在400℃下焙烧1小时，得到载体炭。

Claims

1.一种含有多种微量元素的生物载体炭，其特征在于，所述的生物载体炭负载有微量元素镍、锰、钴、锌、铁、硼、钼中的一种或多种；生物活性炭所固载的微量元素总质量为活性炭质量的0.1%~1%。

2.根据权利要求1所述的一种含有多种微量元素的生物载体炭，其特征在于，所述的生物载体炭以活性炭为载体，负载氧化镍、氧化锰、氧化钴、氧化锌、氧化铁、氧化硼、氧化钼中的一种或多种；其中活性炭的重量百分数为99~99.9%，氧化镍为0.01~0.5%，氧化锰为0.01~0.5%，氧化钴为0.01~0.5%，氧化锌为0.01~0.5%、氧化铁为0.01~0.5%、氧化硼为0.01~0.5%、氧化钼为0.01~0.5%。

3.根据权利要求1所述的一种含有多种微量元素的生物载体炭，其特征在于，所述的活性炭载体的目数为1~120目。

4.一种含有多种微量元素的生物载体炭的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤四：将载体炭的前躯体再侵入步骤三所使用的混凝溶液中，搅拌后静置2~16小时，取出活性炭，干燥后在100~500℃下焙烧1~12小时，得到载体炭。

5.根据权利要求4所述的一种含有多种微量元素的生物载体炭的制备方法，其特征在于，所述的硝酸镍、硝酸锰、硝酸钴、硝酸锌、硝酸铁、氧化硼、硝酸钼的摩尔比为（0~10）：（0~10）：（0~10）：（0~10）：（0~10）：（0~10）：（0~10）。

6.根据权利要求4所述的一种含有多种微量元素的生物载体炭的制备方法，其特征在于，活性炭与混合液的体积比为1:（0.6~2）。

7.根据权利要求4所述的一种含有多种微量元素的生物载体炭的制备方法，其特征在于，前驱体与混合液的体积比为1: （0.6~2）。