CN111453857A - 污水处理仿生水草的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开污水处理仿生水草的制作工艺，包括以下步骤：S1：制备纳米羟基磷酸铜：向乙酸铜溶液中滴加磷酸溶液，控制Cu2+与PO4 3‑的摩尔比为2：1，并调节pH为3～4，150～160℃水热晶化4h，洗涤、干燥、研磨后，得到纳米羟基磷酸铜；S2：制备仿生水草基体：260～280℃加热PET至完全熔融后，加入PBT，搅拌至共混熔融后，再加入氧化硅、纳米羟基磷酸铜、硅烷偶联剂A‑172、紫外线吸收剂UVP‑327，搅拌5～8min，倒入模具中，热压成型，冷却结晶，得到仿生水草基体；S3：切割后，即得所述污水处理仿生水草。本发明首次在仿生水草制备过程中加入纳米羟基磷酸铜，能高效催化降解水体中的有机污染物，赋予仿生水草优异的光氧化能力，减小微生物工作负担，提高净水效率。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及污水处理仿生水草的制作工艺。
背景技术
仿生水草的理念就是模拟天然水草在水质净化中的主要功能，利用各种纤维填料加工成天然水草形态，是一种高比表面积、高负荷的微生物载体，利用纯生态的方法净化水质。仿生水草投放于水中时，会将原本存在于水体底泥、植物根系或悬浮于水中的本土微生物富集在生态水草表面，通过微生物对水中营养盐、有机物的吸收分解，以降解污染物，强化水体的自净能力，从而逐步恢复水体的良好生态系统。但是，单一通过微生物修复水体，周期较长，对于严重恶化的水质，难以达到理想的净化效果。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供污水处理仿生水草的制作工艺。
本发明的技术方案概述如下：
污水处理仿生水草的制作工艺，包括以下步骤：
S1：制备纳米羟基磷酸铜：向乙酸铜溶液中滴加磷酸溶液，控制Cu2+与PO4 3-的摩尔比为2：1，并调节pH为3～4，置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中，150～160℃水热晶化4h，洗涤、干燥、研磨后，得到纳米羟基磷酸铜；
S2：制备仿生水草基体：260～280℃加热聚对苯二甲酸乙二醇酯至完全熔融后，加入聚对苯二甲酸丁二酯，搅拌至共混熔融后，再加入氧化硅、纳米羟基磷酸铜、硅烷偶联剂A-172、紫外线吸收剂UVP-327，搅拌5～8min，倒入模具中，热压成型，冷却结晶，得到仿生水草基体；聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、氧化硅、纳米羟基磷酸铜、硅烷偶联剂A-172、紫外线吸收剂UVP-327的质量比为10：(2～5)：(3～4.5)：(0.1～0.3)：(0.2～0.3)：(0.15～0.2)；
S3：将所得仿生水草基体进行切割，即得所述污水处理仿生水草。
优选的是，所述乙酸铜溶液浓度为5～8％。
优选的是，所述磷酸溶液浓度为15～20％。
优选的是，所述氧化硅粒径≤150μm。
优选的是，所述热压成型的温度为255～270℃、压力为10～15MPa、处理时间为10～15min。
优选的是，所述冷却结晶过程为：在温度为200～215℃、压力为8～10MPa的条件下，冷却结晶1.5～2h，再以15℃/min速率降温至室温。
优选的是，所述热压成型的温度为255～270℃、压力为10～15MPa。
优选的是，所述切割过程具体为：按照4～5cm的间隔沿着仿生水草基体长边方向进行顺次切割，每次切割至距离基体边缘5～7cm处为止。
本发明的有益效果：
1、本发明首次在仿生水草制备过程中加入纳米羟基磷酸铜，纳米羟基磷酸铜是一种可见光响应型光催化剂，赋予仿生水草优异的光氧化能力，在可见光的照射下，能高效催化降解水体中的有机污染物，去除微生物无法降解的甲醛、氰化物、苯胺等有害物质，并减小微生物工作负担，显著提高净水效率，缩短污水处理时间，同时，纳米羟基磷酸铜是掺杂于仿生水草中，参与仿生水草的构成，相比于表面沉淀负载或涂覆的方式，羟基磷酸铜不会脱落，能持久、稳定地发挥催化降解的作用；此外，纳米羟基磷酸铜还作为纳米成核剂使用，在热压成型、冷却结晶过程中，加速PET、PBT成核，形成致密的结晶，阻隔溶解氧和水分子的渗入，进一步提高仿生水草强度及抗老化性能。
2、本发明仿生水草化学性质稳定，不水解、抗老化，强度较高，对微生物无毒害作用。
附图说明
图1为污水处理仿生水草的制作工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
污水处理仿生水草的制作工艺，包括以下步骤：
S1：制备纳米羟基磷酸铜：向5％乙酸铜溶液中滴加15％磷酸溶液，控制Cu2+与PO4 3-的摩尔比为2：1，并调节pH为3，置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中，150℃水热晶化4h，洗涤、干燥、研磨后，得到纳米羟基磷酸铜；
S2：制备仿生水草基体：265℃加热1kg聚对苯二甲酸乙二醇酯至完全熔融后，加入0.2kg聚对苯二甲酸丁二酯，搅拌至共混熔融后，再加入0.3kg粒径≤150μm的氧化硅、0.01kg纳米羟基磷酸铜、0.02kg硅烷偶联剂A-172、0.015kg紫外线吸收剂UVP-327，搅拌8min，倒入模具中，在温度为255℃、压力为10MPa、处理时间为10min的条件下，热压成型，以10℃/min速率降温至200℃，于8MPa压力下，冷却结晶1.5h，再以15℃/min速率降温至室温，制得规格为0.5m×1.2m×0.3cm的仿生水草基体；
S3：按照4cm的间隔沿着仿生水草基体长边(1.2m)方向进行顺次切割，每次切割至距离基体边缘7cm处时，不再继续切割，得到由30个方条组成的仿生水草。
实施例2
污水处理仿生水草的制作工艺，包括以下步骤：
S1：制备纳米羟基磷酸铜：向8％乙酸铜溶液中滴加20％磷酸溶液，控制Cu2+与PO4 3-的摩尔比为2：1，并调节pH为4，置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中，160℃水热晶化4h，洗涤、干燥、研磨后，得到纳米羟基磷酸铜；
S2：制备仿生水草基体：280℃加热1kg聚对苯二甲酸乙二醇酯至完全熔融后，加入0.5kg聚对苯二甲酸丁二酯，搅拌至共混熔融后，再加入0.45kg粒径≤120μm的氧化硅、0.03kg纳米羟基磷酸铜、0.03kg硅烷偶联剂A-172、0.02kg紫外线吸收剂UVP-327，搅拌8min，倒入模具中，在温度为270℃、压力为15MPa、处理时间为10min的条件下，热压成型，以10℃/min速率降温至215℃，于10MPa压力下，冷却结晶2h，再以15℃/min速率降温至室温，制得规格为0.5m×1.5m×0.3cm的仿生水草基体；
S3：按照5cm的间隔沿着仿生水草基体长边(1.5m)方向进行顺次切割，每次切割至距离基体边缘7cm处时，不再继续切割，得到由30个方条组成的仿生水草。
对比例1与实施例1相同，区别在于：不添加纳米羟基磷酸铜。
将实施例1～2及对比例1制出的仿生水草按照1组/5m2的密度安装在池塘中，水深0.5m，测定水体初始理化值M1，在晴朗、光照充足的天气下，处理2d，并测定水体初始理化值M2，并按照公式降解率＝100％×(M1-M2)/M1进行计算，试验结果如下表所示：
由上表可知，本发明具有优异的光氧化能力，在可见光的照射下，能高效催化降解污染水体中的有机污染物，去除微生物无法降解的甲醛、氰化物、苯胺等有害物质。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (7)
1.一种污水处理仿生水草的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备纳米羟基磷酸铜：向乙酸铜溶液中滴加磷酸溶液，控制Cu2+与PO4 3-的摩尔比为2：1，并调节pH为3～4，置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中，150～160℃水热晶化4h，洗涤、干燥、研磨后，得到纳米羟基磷酸铜；
S2：制备仿生水草基体：260～280℃加热聚对苯二甲酸乙二醇酯至完全熔融后，加入聚对苯二甲酸丁二酯，搅拌至共混熔融后，再加入氧化硅、纳米羟基磷酸铜、硅烷偶联剂A-172、紫外线吸收剂UVP-327，搅拌5～8min，倒入模具中，热压成型，冷却结晶，得到仿生水草基体；聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、氧化硅、纳米羟基磷酸铜、硅烷偶联剂A-172、紫外线吸收剂UVP-327的质量比为10：(2～5)：(3～4.5)：(0.1～0.3)：(0.2～0.3)：(0.15～0.2)；
S3：将所得仿生水草基体进行切割，即得所述污水处理仿生水草。
2.根据权利要求1所述污水处理仿生水草的制作工艺，其特征在于，所述乙酸铜溶液浓度为5～8％。
3.根据权利要求1所述污水处理仿生水草的制作工艺，其特征在于，所述磷酸溶液浓度为15～20％。
4.根据权利要求1所述污水处理仿生水草的制作工艺，其特征在于，所述氧化硅粒径≤150μm。
5.根据权利要求1所述污水处理仿生水草的制作工艺，其特征在于，所述热压成型的温度为255～270℃、压力为10～15MPa、处理时间为10～15min。
6.根据权利要求1所述污水处理仿生水草的制作工艺，其特征在于，所述冷却结晶过程为：在温度为200～215℃、压力为8～10MPa的条件下，冷却结晶1.5～2h，再以15℃/min速率降温至室温。
7.根据权利要求1所述污水处理仿生水草的制作工艺，其特征在于，所述切割过程具体为：按照4～5cm的间隔沿着仿生水草基体长边方向进行顺次切割，每次切割至距离基体边缘5～7cm处为止。
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