CN110330291A - 一种功能型微生物载体的制造方法 - Google Patents

一种功能型微生物载体的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种功能型微生物载体材料制备方法。所述的方法包括以下步骤：(1)按照预定比例将无机粘结剂、固化促进剂、固化增强剂、发泡剂和辅助添加材料充分混合；(2)步骤(1)的混合物中加入水，充分搅拌均匀，装入磨具中，静置、发泡，常温常压放置1‑2天；(3)放入水热反应釜，在设定的反应温度和反应时间下熟化反应；(4)脱模，得到多孔结构功能型微生物载体。上述方法制得的功能型微生物载体材料孔隙分布均匀、比表面积大、密度小、强度高、吸附能力强、且具有光催化能力，既可以作为微生物良好的载体，同时自身可以吸附水中的重金属等污染物，抑制藻类生长，分解有机物。具有材料多功能性、安全环保、制备工艺简单，使用方便等优势，可广泛用于市政、工业污水处理系统，也可以用于河道治理和湿地构建填料等。

Description

一种功能型微生物载体的制造方法
技术领域
本发明属于水污染治理领域，涉及一种功能型微生物载体的制造方法。
背景技术
固化微生物技术是起始于20世纪60年代，在固化酶的基础上研发出来。我国对固化微生物技术的研发和应用，要比其他国家晚了十年左右。固化微生物技术也就是把细胞或是酶进行固化处理，因为酶在直接使用上有着一些不足之处，例如价格高、稳定性差、不能重复使用，而且比较难提取等，也就造成了酶在应用上的局限性。而固化微生物技术在环境工程中应用更多的是在污水处理上。通过把较为分散的微生物固定在一个载体上，充分发挥微生物的作用，可以进行印染污水处理、重金属污水处理、含氮生活污水处理等。同时对于大气污染物和土壤中的污染物也能很好的降解。
固化微生物技术特点：(1)由于固化微生物能够提高微生物的浓度，使活性物质的作用得到提升和优化。所以在环境工程中，固化微生物技术对废水处理有着很好的效果。(2)固化微生物技术能够培养优良微生物群，让污染物与微生物有更明显的区别。(3)微生物经过了固化处理，其抗毒能力得到改善，这样可以防止微生物被有毒物侵害。(4)微生物的固化反应不需要特别大的空间，这样就能降低空间占用率。
在环境工程领域应用实施固化微生物技术，有着更好的应用前景。但是现阶段在实际应用中还存在很多的不足之处，如成本较高、稳定性弱、处理单一性等问题。所以在未来的研究发展中，要改善不足，提高效率，让固化微生物技术得到更加广泛的应用。固化微生物技术的核心的微生物固定载体材料，在未来的研究中，需要研制出多功能、低成本、长寿命、效果好的固化微生物载体，让固化微生物技术在环境工程中应用更广。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种功能型微生物载体的制造方法，该微生物载体吸附能力强、挂膜速度快，且有光催化和促进微生物脱氮作用，对磷有很强的吸附作用，从而抑制藻类生长，增强微生物载体的功能性和提升微生物净化水体的作用效果。
为达到上述目的，本发明微生物载体的制造方法，所述的方法包括以下步骤：
(1)按照预定比例将无机粘结剂、固化促进剂、固化增强剂、发泡剂和辅助添加材料充
分混合；
(2)步骤(1)的混合物中加入水，充分搅拌均匀，装入磨具中，静置、发泡，常温常压放置1-2天；
(3)放入水热反应釜，在设定的反应温度和反应时间下熟化反应；
(4)脱模，得到多孔结构功能型微生物载体。
优选的，水热反应温度为100～300℃，水热反应压力为1～90MPa，水热反应时间为1～50h。
优选的，无机粘结剂是水泥、石膏、水玻璃中的一种或两种以上混合物。
优选的，无机粘结剂、固化促进剂、固化增强剂、发泡剂和辅助添加材料的重量比例为100：1～1000：1～1000：0.001～0.1：1～10。
优选的，固化促进剂是石灰、碳酸钙、氯化钙中的一种或两种以上混合物。
优选的，固化增强剂是硅粉、粉煤灰、钢渣、造纸废渣白泥中的一种或两种以上混合物。
优选的，发泡剂是铝粉、铁粉中的一种或两种混合物。
优选的，其他辅助添加材料可以是活性炭、凹凸棒粘土、沸石粉、钛白粉中的一种或两者以上混合物。
优选的，所有组成的粒径为100-300目。
优选的，所使用的水中可以含有硬脂酸、硫酸铝、聚丙烯酸组成的微生物脱氮促进剂；其中、微生物脱氮促进剂浓度为0～1％；微生物脱氮促进剂中硬脂酸、硫酸铝、丙烯酸的重量比例为100：100～1000：100～500。
本发明的有益效果：
1、本发明方法制造的一种功能型微生物固定载体通过一次成型制造而成，工艺简单，成本低廉；
2、本发明方法制造的一种功能型微生物固定载体孔隙分布均匀，比表面积大、密度轻、强度高；
3、本发明方法制造的一种功能型微生物固定载体融入吸附剂、光催化剂以及微生物脱氮促进剂，提高了载体自身净化水体的功能性。
4、本发明的一种功能型微生物固定载体所使用的原材料和生产工艺过程均安全环保，且没有二次污染排放。
5、本发明功能型微生物固定载体制备工艺简单，成本低廉，适合规模化生产和应用。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1本发明微生物载体材料制造方法的流程图。
表1材料制备参数
表2材料理化性能
表3材料水处理效果
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。所描述的实施例及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
水泥：硅酸盐水泥，江南水泥厂，粒径200目
石灰：建德市泰合新材料有限公司，粒径325目
硅粉：新沂市宏润石英硅微粉有限公司，粒径325目
铝粉：济南银鹏建筑材料有限公司，粒径325目
活性炭：郑州竹林活性炭开发有限公司，粒径325目
钛白粉：上海亮江钛白化工制品有限公司，粒径200目
硬脂酸、硫酸铝、聚丙烯酸均使用国药试剂。
水：自来水
实施例1
本发明的一种功能型微生物固定载体是由水泥、石灰、硅粉、铝粉、活性炭、钛白粉，经一次成型制造而成，其制造方法如下：
(1)水泥100份、石灰50份、硅粉80份、铝粉0.1份、活性炭10份、钛白粉5份，充分混合；
(2)上述混合物中加入水184份；
(3)充分搅拌均匀，倒入摸具；
(4)常温常压下自然养护2天；
(5)放入高温高压反应器中，在200℃饱和蒸汽压15.536MPa下，恒温恒压水热反应10 小时；
(6)自然冷却，脱模制得功能型微生物载体A。
实施例2
(1)水泥100份、石灰100份、硅粉100份、铝粉0.13份、活性炭10份、钛白粉5份，充分混合；
(2)上述混合物中加入水240份；
(3)充分搅拌均匀，倒入摸具；
(4)常温常压下自然养护2天；
(5)放入高温高压反应器中，在200℃饱和蒸汽压15.536MPa下，恒温恒压水热反应10 小时；
(6)自然冷却，脱模制得功能型微生物载体B。
实施例3
(1)水泥100份、石灰300份、硅粉500份、铝粉0.4份、活性炭10份、钛白粉5份，充分混合；
(2)上述混合物中加入水720份；
(3)充分搅拌均匀，倒入摸具；
(4)常温常压下自然养护2天；
(5)放入高温高压反应器中，在200℃饱和蒸汽压15.536MPa下，恒温恒压水热反应10 小时；
(6)自然冷却，脱模制得功能型微生物载体C。
实施例4
(1)水泥100份、石灰300份、硅粉500份、铝粉0.4份、活性炭10份、钛白粉5份，充分混合；
(2)上述混合物中加入水720份；
(3)充分搅拌均匀，倒入摸具；
(4)常温常压下自然养护2天；
(5)放入高温高压反应器中，在100℃饱和蒸汽压1.0132MPa下，恒温恒压水热反应30 小时；
(6)自然冷却，脱模制得功能型微生物载体D。
实施例5
(1)水泥100份、石灰300份、硅粉500份、铝粉0.4份、活性炭10份、钛白粉5份，充分混合；
(2)上述混合物中加入水720份；
(3)充分搅拌均匀，倒入摸具；
(4)常温常压下自然养护2天；
(5)放入高温高压反应器中，在250℃饱和蒸汽压39.736MPa下，恒温恒压水热反应6 小时；
(6)自然冷却，脱模制得功能型微生物载体E。
实施例6
(1)水泥100份、石灰300份、硅粉500份、铝粉0.4份、活性炭10份、钛白粉5份，充分混合；
(2)上述混合物中加入水720份，含硬脂酸0.5份、硫酸铝1份、丙烯酸0.8份；
(3)充分搅拌均匀，倒入摸具；
(4)常温常压下自然养护2天；
(5)放入高温高压反应器中，在250℃饱和蒸汽压39.736MPa下，恒温恒压水热反应6 小时；
(6)自然冷却，脱模制得功能型微生物载体F。
实施例7
(1)水泥100份、石灰300份、硅粉500份、铝粉0.4份、活性炭10份、钛白粉5份，充分混合；
(2)上述混合物中加入水720份，含硬脂酸0.5份、硫酸铝1份、丙烯酸0.8份；
(3)充分搅拌均匀，倒入摸具；
(4)常温常压下自然养护1天；
(5)放入高温高压反应器中，在250℃饱和蒸汽压39.736MPa下，恒温恒压水热反应6 小时；
(6)自然冷却，脱模制得功能型微生物载体G。
比较例1
(1)水泥100份、石灰300份、硅粉500份、活性炭10份、钛白粉5份，充分混合；
(2)上述混合物中加入水720份；
(3)充分搅拌均匀，倒入摸具；
(4)常温常压下自然养护2天；
(5)放入高温高压反应器中，在250℃饱和蒸汽压39.736MPa下，恒温恒压水热反应6 小时；
(6)自然冷却，脱模制得比较材1。
比较例2
(1)水泥800份、铝粉0.4份、活性炭10份、钛白粉5份，充分混合；
(2)上述混合物中加入水720份；
(3)充分搅拌均匀，倒入摸具；
(4)常温常压下自然养护2天；
(5)放入高温高压反应器中，在250℃饱和蒸汽压39.736MPa下，恒温恒压水热反应6 小时；
(6)自然冷却，脱模制得比较材2。
比较例3
(1)水泥100份、石灰300份、硅粉500份、铝粉0.4份，充分混合；
(2)上述混合物中加入水720份；
(3)充分搅拌均匀，倒入摸具；
(4)常温常压下自然养护2天；
(5)放入高温高压反应器中，在250℃饱和蒸汽压39.736MPa下，恒温恒压水热反应6 小时；
(6)自然冷却，脱模制得比较材3。
比较例4
(1)水泥100份、石灰300份、硅粉500份、铝粉0.4份、活性炭10份、钛白粉5份，充分混合；
(2)上述混合物中加入水720份；
(3)充分搅拌均匀，倒入模具；
(4)常温常压下自然养护28天，脱模制得比较材4；
比较例5
(1)水泥100份、石灰300份、硅粉500份、铝粉0.4份、活性炭10份、钛白粉5份，充分混合；
(2)上述混合物中加入水720份，含硬脂酸0.5份、硫酸铝1份、丙烯酸0.8份；
(3)充分搅拌均匀，倒入摸具；
(4)常温常压下自然养护2天；
(5)放入高温高压反应器中，在80℃，1.0132MPa下，恒温恒压水热反应30小时；
(6)自然冷却，脱模制得比较材5。
表1(1)
表1(2)
名称 比较例1 比较例2 比较例3 比较例4 比较例5
水泥 100份 800份 100份 100份 100份
石灰 300份 -- 300份 300份 300份
硅粉 500份 -- 500份 500份 500份
铝粉 -- 0.4份 0.4份 0.4份 0.4份
活性炭 10份 10份 -- 10份 10份
钛白粉 5份 5份 -- 5份 5份
水 720份 720份 720份 720份 720份
硬脂酸 -- -- -- -- 0.5份
硫酸铝 -- -- -- -- 1份
丙烯酸 -- -- -- -- 0.8份
常温常压养护时间 2天 2天 2天 28天 2天
高温高压反应温度 250℃ 250℃ 250℃ -- 80℃
高温高压反应压力 39.736MPa 39.736MPa 39.736MPa -- 1.0132MPa
高温高压反应时间 6小时 6小时 6小时 -- 30小时
编号 比较材1 比较材2 比较材3 比较材4 比较材5
材料理化性能评价
测试功能型微生物载体A-G和比较材1-5的力学强度和孔隙结构，结果见2。
表2
好(◎)；一般(○)；差(●)。
由表2可以看出，实施例1-7制造的功能型微生物载体材料的力学强度和孔隙结构均较好，本发明之外的比较例制得的比较材或是力学强度低、或是孔隙少。
水污染处理效果
在12个0.5m3的池中分别装入0.3m3马鞍山某河道水，原水水质见表3，分别加入0.1m3的实施例和比较例制得的材料，曝气处理1个月。取样测试水质，结果见表3。
表3
由表3可以看出，经过本发明材料工艺制得的功能型微生物载体材料处理的水质达到或超过地表水IV类水质，无藻类生长，而非本发明工艺制得的比较材处理效果均不如本发明的材料。

Claims (10)

1.一种功能型微生物载体的制造方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)按照预定比例将无机粘结剂、固化促进剂、固化增强剂、发泡剂和辅助添加材料充分混合；
(2)步骤(1)的混合物中加入水，充分搅拌均匀，装入磨具中，静置、发泡，常温常压放置1-2天；
(3)放入水热反应釜，在设定的反应温度和反应时间下熟化反应；
(4)脱模，得到多孔结构功能型微生物载体。
2.如权利要求1所述的一种功能型微生物载体的制造方法，其特征在于水热反应温度为100～300℃，水热反应压力为1～90MPa，水热反应时间为1～50h。
3.如权利要求1所述的一种功能型微生物载体的制造方法，其特征在于无机粘结剂是水泥、石膏、水玻璃中的一种或两种以上混合物。
4.如权利要求1所述的一种功能型微生物载体的制造方法，其特征在于无机粘结剂、固化促进剂、固化增强剂、发泡剂和辅助添加材料的重量比例为100：1～1000：1～1000：0.001～0.1：1～10。
5.如权利要求1所述的一种功能型微生物载体的制造方法，其特征在于固化促进剂是石灰、碳酸钙、氯化钙中的一种或两种以上混合物。
6.如权利要求1所述的一种功能型微生物载体的制造方法，其特征在于固化增强剂是硅粉、粉煤灰、钢渣、造纸废渣白泥中的一种或两种以上混合物。
7.如权利要求1所述的一种功能型微生物载体的制造方法，其特征在于发泡剂是铝粉、铁粉中的一种或两种混合物。
8.如权利要求1所述的一种功能型微生物载体的制造方法，其特征在于其他辅助添加材料可以是活性炭、凹凸棒粘土、沸石粉、钛白粉中的一种或两者以上混合物。
9.如权利要求1所述的一种功能型微生物载体的制造方法，其特征在于所有组成的粒径为100-300目。
10.如权利要求1所述的一种功能型微生物载体的制造方法，其特征在于所使用的水中可以含有硬脂酸、硫酸铝、聚丙烯酸组成的微生物脱氮促进剂；其中、微生物脱氮促进剂浓度为0～1％；微生物脱氮促进剂中硬脂酸、硫酸铝、丙烯酸的重量比例为100：100～1000：100～500。
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