CN111995059A - 一种纳米材料水处理组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米材料水处理组合物，涉及水处理技术领域，解决了现有的纳米材料试剂、组合物在水处理过程中仍然存在回收困难、效率相对较低等问题，其技术方案要点是：包括吸附组分和氧化组分，吸附组分构造成内设开放的存放空腔，氧化组分制备成颗粒后放置在存放空腔内。创新性的构造了独特的组合物结构，方便水处理后的产物吸附收纳，同时减少内部氧化组分扩散，提高水处理物的有效利用率；所制备的水处理组合物结合纳米材料的磁性性能增强了对重金属的吸附能力、减少了二次污染几率；能够同时对重金属污染物和营养富盐具有较好的处理效果。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，更具体地说，它涉及一种纳米材料水处理组合物。
背景技术
随着我国制造工业的快速发展以及人民生活水平大幅提高，水资源过度开发利用、工业生产以及生活污水对天然水体造成的污染也越来越严重，水体污染物成分也越来越复杂，包括多种有机污染物、重金属元素、高浓度盐类等等。目前已有一些水处理剂投入使用，如混凝剂、助凝剂等，但单纯依靠这些药剂的投加已不能满足现在的水处理要求，尤其是对于难脱稳胶体、氨氮、重金属离子超标问题，其处理效果并不理想。同时，有些水处理剂在生产和使用过程中，会产生二次污染，增加水体中的有害成分。
随着科技不断发展，水处理技术已不再是单纯的传统水处理工艺，很多新材料在水处理中的应用得以迅速发展。纳米材料作为尖端材料的代表，以其优越的性能，广阔的发展空间，尤其引人注目。纳米材料在微污染水源给水处理、污水处理、海水淡化和海洋环境工程治理中越来越重要。常见的纳米催化材料有TiO2、ZnO、BiVO4、Al2O3等。其中，TiO2活性高、热稳定性好、成本低、安全无毒，是目前研究最广的一种纳米材料。
然而，现有的纳米材料试剂、组合物在水处理过程中，仍然存在回收困难、效率相对较低等问题。因此，如何研究设计一种回收方便、处理效率高的纳米材料水处理组合物是我们目前急需解决的问题。
发明内容
为解决现有的纳米材料试剂、组合物在水处理过程中仍然存在回收困难、效率相对较低等问题，本发明的目的是提供一种纳米材料水处理组合物，具有广阔的应用前景。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种纳米材料水处理组合物，包括吸附组分和氧化组分，吸附组分构造成内设开放的存放空腔，氧化组分制备成颗粒后放置在存放空腔内。
进一步的，所述吸附组分、氧化组分的重量比为4-5：1。
进一步的，所述吸附组分包括铁氧化物、氧化石墨烯。
进一步的，所述铁氧化物、氧化石墨烯按1-2：10的比例进行配制。
进一步的，所述铁氧化物包括Fe3O4、γ-Fe2O3中至少一种以及α-Fe2O3、Fe2O3·nH2O、α-FeO(OH)中至少一种。
进一步的，所述氧化组分包括硝化菌剂、反硝化菌剂、TiO2纳米颗粒、藻种。
进一步的，所述硝化菌剂、反硝化菌剂、TiO2纳米颗粒、藻种按2：2：3：6的比例进行配制。
进一步的，所述藻种为葡萄藻、微绿球藻、螺旋藻中的任意组合。
进一步的，所述存放空腔包括喇叭状开口和瓜形状内腔。
进一步的，所述吸附组分构造成球形体，球形体直径为8-12mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明创新性的构造了独特的组合物结构，方便水处理后的产物吸附收纳，同时减少内部氧化组分扩散，提高水处理物的有效利用率；
1、本发明所制备的水处理组合物结合纳米材料的磁性性能增强了对重金属的吸附能力、减少了二次污染几率；
3、本发明能够同时对重金属污染物和营养富盐具有较好的处理效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中的整体结构示意图；
图2是本发明实施例中的内部结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1：
一种纳米材料水处理组合物，包括吸附组分和氧化组分，吸附组分构造成内设开放的存放空腔，氧化组分制备成颗粒后放置在存放空腔内。
吸附组分、氧化组分的重量比为4：1。
吸附组分包括铁氧化物、氧化石墨烯。铁氧化物、氧化石墨烯按1：5的比例进行配制。铁氧化物为Fe3O4、Fe2O3·nH2O、α-FeO(OH)。
氧化组分包括硝化菌剂、反硝化菌剂、TiO2纳米颗粒、藻种。硝化菌剂、反硝化菌剂、TiO2纳米颗粒、藻种按2：2：3：6的比例进行配制。藻种为葡萄藻。
存放空腔包括喇叭状开口和瓜形状内腔。
吸附组分构造成球形体，球形体直径为8mm。
实施例2：
一种纳米材料水处理组合物，包括吸附组分和氧化组分，吸附组分构造成内设开放的存放空腔，氧化组分制备成颗粒后放置在存放空腔内。
吸附组分、氧化组分的重量比为5：1。
吸附组分包括铁氧化物、氧化石墨烯。铁氧化物、氧化石墨烯按1：10的比例进行配制。铁氧化物包括γ-Fe2O3、α-Fe2O3、Fe2O3·nH2O、α-FeO(OH)。
氧化组分包括硝化菌剂、反硝化菌剂、TiO2纳米颗粒、藻种。硝化菌剂、反硝化菌剂、TiO2纳米颗粒、藻种按2：2：3：6的比例进行配制。藻种为葡萄藻、微绿球藻、螺旋藻中的任意组合。
存放空腔包括喇叭状开口和瓜形状内腔。
吸附组分构造成球形体，球形体直径为12mm。
实施例3：
一种纳米材料水处理组合物，包括吸附组分和氧化组分，吸附组分构造成内设开放的存放空腔，氧化组分制备成颗粒后放置在存放空腔内。
吸附组分、氧化组分的重量比为4：1。
吸附组分包括铁氧化物、氧化石墨烯。铁氧化物、氧化石墨烯按1：10的比例进行配制。铁氧化物包括Fe3O4、α-Fe2O3、Fe2O3·nH2O。
氧化组分包括硝化菌剂、反硝化菌剂、TiO2纳米颗粒、藻种。硝化菌剂、反硝化菌剂、TiO2纳米颗粒、藻种按2：2：3：6的比例进行配制。藻种为葡萄藻、微绿球藻、螺旋藻中的任意组合。
存放空腔包括喇叭状开口和瓜形状内腔。
吸附组分构造成球形体，球形体直径为8mm。
实施例4：
一种纳米材料水处理组合物，包括吸附组分和氧化组分，吸附组分构造成内设开放的存放空腔，氧化组分制备成颗粒后放置在存放空腔内。
吸附组分、氧化组分的重量比为5：1。
吸附组分包括铁氧化物、氧化石墨烯。铁氧化物、氧化石墨烯按1：5的比例进行配制。铁氧化物包括γ-Fe2O3、Fe2O3·nH2O、α-FeO(OH)。
氧化组分包括硝化菌剂、反硝化菌剂、TiO2纳米颗粒、藻种。硝化菌剂、反硝化菌剂、TiO2纳米颗粒、藻种按2：2：3：6的比例进行配制。藻种为葡萄藻、微绿球藻、螺旋藻中的任意组合。
存放空腔包括喇叭状开口和瓜形状内腔。
吸附组分构造成球形体，球形体直径为12mm。
实施例5：
一种纳米材料水处理组合物，包括吸附组分和氧化组分，吸附组分构造成内设开放的存放空腔，氧化组分制备成颗粒后放置在存放空腔内。
吸附组分、氧化组分的重量比为9：2。
吸附组分包括铁氧化物、氧化石墨烯。铁氧化物、氧化石墨烯按3：20的比例进行配制。铁氧化物包括Fe3O4、γ-Fe2O3、Fe2O3·nH2O。
氧化组分包括硝化菌剂、反硝化菌剂、TiO2纳米颗粒、藻种。硝化菌剂、反硝化菌剂、TiO2纳米颗粒、藻种按2：2：3：6的比例进行配制。藻种为葡萄藻、微绿球藻、螺旋藻中的任意组合。
存放空腔包括喇叭状开口和瓜形状内腔。
吸附组分构造成球形体，球形体直径为10mm。
对比例1：一种纳米材料水处理组合物，包括吸附组分和氧化组分，吸附组分和氧化组分以4：1的比例混合后制备成圆形颗粒，颗粒直径为8mm。
吸附组分包括氧化石墨烯。氧化组分为TiO2纳米颗粒。
对比例2：以常规混凝剂作为水处理物。
实验验证与分析
选取相同的污染水质，以实施例1-5、对比例1-2以及空白对照组独立进行水处理，实验完成后分别测量统计各个实验组中氨氮、总磷、磷酸盐、总磷、汞元素、银元素、铜元素、铅元素等成分的含量，其结果如表1所示。
表1实验组中各成分含量测量结果
| 实验组 | 氨氮mg/L | 总氮mg/L | 磷酸盐mg/L | 总磷mg/L | 汞元素ppb | 银元素ppb | 铜元素ppb | 铅元素ppb |
| 实施例1 | 1.89 | 6.01 | 0.91 | 1.42 | 0.95 | 0.78 | 0.44 | 0.61 |
| 实施例2 | 3.40 | 5.83 | 0.86 | 1.30 | 1.01 | 0.73 | 0.54 | 0.51 |
| 实施例3 | 4.92 | 8.94 | 1.36 | 1.56 | 1.06 | 0.88 | 0.54 | 0.74 |
| 实施例4 | 4.34 | 9.33 | 0.89 | 1.66 | 0.91 | 0.98 | 0.54 | 0.80 |
| 实施例5 | 5.09 | 11.29 | 1.12 | 2.12 | 0.91 | 0.88 | 0.55 | 0.90 |
| 对比例1 | 13.50 | 40.06 | 2.80 | 3.28 | 1.78 | 1.73 | 1.52 | 1.72 |
| 对比例2 | 32.38 | 78.69 | 7.35 | 8.81 | 3.86 | 3.46 | 3.53 | 3.69 |
| 空白组 | 50.25 | 130.18 | 12.78 | 13.17 | 5.42 | 4.96 | 5.12 | 5.23 |
由表1可知：
实施例1中氨氮、总磷、磷酸盐、总磷、汞元素、银元素、铜元素、铅元素的去除率分别为96.23％、95.38％、92.89％、89.22％、82.43％、84.28％、91.46％、88.43％。实施例2中氨氮、总磷、磷酸盐、总磷、汞元素、银元素、铜元素、铅元素的去除率分别为93.24％、95.52％、93.29％、90.11％、81.27％、85.32％、89.36％、90.18％。实施例3中氨氮、总磷、磷酸盐、总磷、汞元素、银元素、铜元素、铅元素的去除率分别为90.21％、93.13％、89.34％、88.13％、80.45％、82.23％、89.41％、85.87％。实施例4中氨氮、总磷、磷酸盐、总磷、汞元素、银元素、铜元素、铅元素的去除率分别为91.34％、92.83％、93.01％、87.43％、83.12％、80.21％、89.43％、84.71％。实施例5中氨氮、总磷、磷酸盐、总磷、汞元素、银元素、铜元素、铅元素的去除率分别为89.87％、91.33％、91.23％、83.34％、83.13％、82.28％、89.23％、82.78％。对比例1中氨氮、总磷、磷酸盐、总磷、汞元素、银元素、铜元素、铅元素的去除率分别为73.14％、69.23％、78.11％、75.11％、67.12％、65.18％、70.41％、67.11％。对比例2中氨氮、总磷、磷酸盐、总磷、汞元素、银元素、铜元素、铅元素的去除率分别为35.56％、39.55％、42.47％、33.12％、28.78％、30.15％、31.07％、29.45％。
综上，实施例1-6相对于对比例1和对比例2对污染水质中氨氮、总磷、磷酸盐、总磷、汞元素、银元素、铜元素、铅元素具有更好的去除效果。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种纳米材料水处理组合物，其特征是，包括吸附组分和氧化组分，吸附组分构造成内设开放的存放空腔，氧化组分制备成颗粒后放置在存放空腔内。
2.根据权利要求1所述的一种纳米材料水处理组合物，其特征是，所述吸附组分、氧化组分的重量比为4-5：1。
3.根据权利要求1所述的一种纳米材料水处理组合物，其特征是，所述吸附组分包括铁氧化物、氧化石墨烯。
4.根据权利要求3所述的一种纳米材料水处理组合物，其特征是，所述铁氧化物、氧化石墨烯按1-2：10的比例进行配制。
5.根据权利要求3所述的一种纳米材料水处理组合物，其特征是，所述铁氧化物包括Fe3O4、γ-Fe2O3中至少一种以及α-Fe2O3、Fe2O3·nH2O、α-FeO(OH)中至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种纳米材料水处理组合物，其特征是，所述氧化组分包括硝化菌剂、反硝化菌剂、TiO2纳米颗粒、藻种。
7.根据权利要求6所述的一种纳米材料水处理组合物，其特征是，所述硝化菌剂、反硝化菌剂、TiO2纳米颗粒、藻种按2：2：3：6的比例进行配制。
8.根据权利要求6所述的一种纳米材料水处理组合物，其特征是，所述藻种为葡萄藻、微绿球藻、螺旋藻中的任意组合。
9.根据权利要求1所述的一种纳米材料水处理组合物，其特征是，所述存放空腔包括喇叭状开口和瓜形状内腔。
10.根据权利要求1所述的一种纳米材料水处理组合物，其特征是，所述吸附组分构造成球形体，球形体直径为8-12mm。
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