CN115353258B - 一种提升水体水质的模块化水净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种提升水体水质的模块化水净化装置，包括过滤板和漂浮气囊，所述过滤板上布置有通孔，所述过滤板前后面安装有无纺布滤网，所述通孔内负载有复合水凝胶吸附剂，所述过滤板与漂浮气囊通过拉绳相连。本发明提供的模块化水净化装置，利用无纺布滤网将吸附剂限位于通孔中，解决了吸附剂或微生物菌剂直接抛洒带来的应用时效短的问题；同时，所述模块化水净化装置结构简单，可以适应各种河流、水体；最后，本发明提出了一种能够同时高效处理废水中重金属离子和氨氮的复合水凝胶吸附剂，吸附‑解吸循环10次后，复合水凝胶吸附剂对重金属离子、氨氮的去除率仍能达到85％以上。
Description
技术领域
本发明涉及水质净化领域，具体涉及一种提升水体水质的模块化水净化装置。
背景技术
河流河道是一个城市宝贵的自然资源，在维系城市生态系统的平衡、健康和城市经济与社会生活等诸多领域都发挥着重要作用。但随着经济和社会的快速发展、城市人口的急剧增长以及城市工业经济的兴起，城市河道的生态功能在不断退化和丧失，河道的污染日趋严重。
近年来，通过水系沟通、控源截污、河道疏浚、调水引流等工程方法的实施，城市河道及湖泊水质在短期内得到了明显修复与提升。然而上述水体治理方法因为工程量较大、施工成本较高，并且需要一定的施工条件，因此在部分水体尤其是在城市河道治理实施中存在一定困难。中国专利CN111470697B提供了一种治理河道水污染的净化清理装置，其活性污泥吸附室能吸附水中的磷以及磷化合物，但无法处理其他类型的污染物。中国专利CN109382075B提供了一种复合微生物菌吸附剂及其制备方法以及污水处理方法，该吸附剂可以有效降解污水中的亚硝酸盐、氨氮以及硫化氢等有害物质，达到净化水质的作用，但向污水中抛洒吸附剂容易导致吸附剂流失从而丧失效果。
目前，通过抛洒吸附剂或微生物菌剂强化水体净化作用已有广泛的研究与运用，但在水体中应用时仍存在问题，一是抛洒的吸附剂、菌种会随水流流失，在目标水域作用时间短；二是目前常见的水净化装置大多笨重、复杂，实际在流水中应用时存在诸多限制；三是城市水体中污染物除了有机物，还含有大量重金属离子，单一处理办法无法同时处理此两大类污染物。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种提升水体水质的模块化水净化装置，本发明提供的模块化水净化装置，利用无纺布滤网将吸附剂限位于通孔中，解决了吸附剂或微生物菌剂直接抛洒带来的应用时效短的问题；同时，所述模块化水净化装置结构简单，可以适应各种河流、水体；最后，本发明提出了一种能够同时高效处理废水中重金属离子和氨氮的复合水凝胶吸附剂，具有优良的机械性能及亲水性，吸附-解吸循环10次后，复合水凝胶吸附剂对重金属离子、氨氮的去除率仍能达到85％以上。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种提升水体水质的模块化水净化装置，包括过滤板1和漂浮气囊2，所述过滤板1上布置有通孔101，所述过滤板1前后面安装有无纺布滤网102，所述通孔101内负载有复合水凝胶吸附剂，所述过滤板1与漂浮气囊2通过拉绳3相连。
优选的，所述通孔101直径为10～20mm，所述通孔101均匀布置在所述过滤板1上。
优选的，所述复合水凝胶吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(S1)包埋剂的制备：将海藻酸钠、糖蜜溶解于水中，获得包埋剂；
(S2)内层水凝胶的制备：将硝化细菌粉末加入到步骤(S1) 所得包埋剂中，在室温下搅拌均匀，用注射器滴入到氯化钙溶液中，匀速搅拌，将所得产物进行洗涤、冷冻干燥，得到内层水凝胶；
(S3)改性伊利石的制备：将伊利石加入到氢氧化钠溶液中浸泡，之后用去离子水洗涤至中性，干燥粉碎后再煅烧活化、过筛，得活性伊利石；将活性伊利石分散在水溶液中，然后加入四乙烯五胺和环氧氯丙烷，在70～90℃下水浴加热反应，待反应结束后，将产物进行离心、洗涤、冷冻干燥，即得改性伊利石；
(S4)纤维素混合液的制备：将棉花加入到纤维素溶解液中，于-20～-10℃下搅拌分散至纤维素完全溶解，得纤维素溶液；将步骤 (S3)所得改性伊利石加入到纤维素溶液中，然后加入钛酸四丁酯，在70～90℃下加热搅拌反应，得到纤维素混合液；
(S5)复合水凝胶吸附剂的制备：将步骤(S2)所得内层水凝胶加入到步骤(S4)所得纤维素混合液中，在室温下搅拌均匀，倒入与所述通孔相匹配的模具中静置，然后将所得凝胶进行洗涤、冷冻干燥，即得所述复合水凝胶吸附剂。
优选的，步骤(S1)中，所述海藻酸钠、糖蜜、水的质量比为 7～10：0.1～0.3：100。
优选的，步骤(S2)中，所述硝化细菌与包埋剂的质量比为 1～2：100～110；氯化钙溶液质量分数为3～5％。
优选的，步骤(S3)中，所述氢氧化钠溶液质量分数为3～5％；伊利石煅烧活化后过500目筛。
优选的，步骤(S3)中，伊利石、四乙烯五胺、环氧氯丙烷的质量比为10～15：5～8：2～3。
优选的，步骤(S4)中，所述棉花与纤维素溶解液的质量比为 8～10：90～110；所述纤维素溶解液中氢氧化钠的质量分数为5～10％，尿素的质量分数为10～15％。
优选的，步骤(S4)中，所述改性伊利石、纤维素溶液、钛酸四丁酯的质量比为10～15：100～120：1～2。
优选的，步骤(S5)中，所述纤维素混合液与内层水凝胶的质量比为20～30：1～2。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本发明公开的一种提升水体水质的模块化水净化装置，通过无纺布滤网将复合水凝胶吸附剂限位于通孔中，解决了抛洒吸附剂、微生物菌种带来的作用时间不长的问题；通过漂浮气囊可使整个装置悬浮于水中任意位置，增加了所述水净化装置的应用场景；所述水净化装置结构简单，能够针对不同水体的污染情况增加模块使用数量，提高装置的适应性和水质净化效果。
2)本发明公开的一种提升水体水质的模块化水净化装置，负载有复合水凝胶吸附剂，所述复合水凝胶吸附剂为双层结构，内层水凝胶中包埋有硝化细菌，外层水凝胶含有改性伊利石和纤维素，利用两层水凝胶的特殊结构，能够同时对重金属离子和氨氮发挥较好的吸附效果。
3)本发明内层水凝胶中包埋有硝化细菌，外层水凝胶包覆内层水凝胶，该结构设计能有效防止硝化细菌逸失，使硝化细菌在复合水凝胶中长期稳定发挥作用，实现对有机物氨氮的长效处理。
4)本发明外层水凝胶中含有改性伊利石，利用四乙烯五胺功能化改性伊利石，引入了大量氨基，可以与重金属离子螯合，从而增强伊利石对重金属离子的吸附作用；通过将纤维素与改性伊利石偶联，将改性伊利石固定在外层水凝胶中，降低了伊利石在废水中的流失，增强了吸附剂的可复用性。
5)本发明利用纤维素的高力学强度和高韧性，使制备出的复合水凝胶吸附剂具有优良的机械性能及亲水性，使其不容易在水中崩解，吸附-解吸循环10次后，复合水凝胶对重金属离子、氨氮的去除率仍能达到85％以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例示意图，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图中：1、过滤板；101、通孔；102、无纺布滤网；2、漂浮气囊；201、充气孔；3、拉绳。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合实施例，对本发明作进一步的详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，除特殊说明外，本发明中涉及到的化学试剂均通过商业渠道购买。
本发明所使用的四乙烯五胺购自济南创世化工有限公司，CAS： 112-57-2；
海藻酸钠购自山东思扬生物科技有限公司，CAS：9005-38-3；
伊利石购自灵寿县安泰矿业有限公司，粒度为325目；
棉花购自新乡鑫城棉制品有限公司，种类：皮棉，品名：开松棉；
环氧氯丙烷购自济南铭威化工有限公司，CAS：106-89-8；
硝化细菌粉末购自南通金朗环保科技有限公司，品牌编号：RY- F-0108，硝化细菌粉末为复合枯草芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌、硫化细菌、复合硝化细菌的混合粉末；
钛酸四丁酯购自山东登诺新材料科技有限公司，型号：DN214。
实施例1
一种提升水体水质的模块化水净化装置，包括过滤板1和漂浮气囊2，所述过滤板1上布置有通孔101，所述过滤板1前后面安装有无纺布滤网102，所述通孔101内负载有复合水凝胶吸附剂，所述过滤板1与漂浮气囊2通过拉绳3相连；所述过滤板为长0.8m、宽0.4m的矩形，厚10mm；所述通孔101的直径为10mm，所述通孔按36行、18列均匀布置在所述过滤板1上，且同一行各通孔孔中心间距为20mm，上下两行通孔孔中心间距为20mm；
其中，所述复合水凝胶吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(S1)包埋剂的制备：将7g海藻酸钠、0.1g糖蜜在50℃下溶解于100mL水中，搅拌均匀，获得包埋剂；
(S2)内层水凝胶的制备：将1g硝化细菌粉末加入到100mL 步骤(S1)所得包埋剂中，在室温下搅拌均匀，然后用注射器滴入到3wt％氯化钙溶液中，匀速搅拌，将所得产物进行洗涤、冷冻干燥，得到内层水凝胶；
(S3)改性伊利石的制备：将10g伊利石加入到100mL 3wt％氢氧化钠溶液中浸泡，之后用去离子水洗涤，干燥粉碎后再煅烧活化、过500目筛，得活性伊利石；将10g活性伊利石加入到100mL 去离子水中，分散均匀，然后加入5g四乙烯五胺和2g环氧氯丙烷，在70℃下水浴加热反应2h，待反应结束后，将产物进行离心、洗涤、冷冻干燥即得改性伊利石；
(S4)纤维素混合液的制备：将8g棉花加入到90mL 5wt％氢氧化钠和10wt％尿素混合溶液中，于-10℃下搅拌分散至纤维素完全溶解，得纤维素溶液；将10g步骤(S3)所得改性伊利石加入到100mL纤维素溶液中，然后加入1g钛酸四丁酯，在70℃下加热搅拌反应，得到纤维素混合液；
(S5)复合水凝胶吸附剂的制备：将10g步骤(S2)所得内层水凝胶加入到150mL步骤(S4)所得纤维素混合液中，在室温下搅拌均匀，倒入与所述通孔相匹配的模具中静置，然后将所得凝胶进行洗涤、冷冻干燥，即得所述复合水凝胶吸附剂。
实施例2
一种提升水体水质的模块化水净化装置，包括过滤板1和漂浮气囊2，所述过滤板1上布置有通孔101，所述过滤板1前后面安装有无纺布滤网102，所述通孔101内负载有复合水凝胶吸附剂，所述过滤板1与漂浮气囊2通过拉绳3相连；所述过滤板为边长1m的正方形，厚10mm；所述通孔101的直径为15mm，所述通孔按30 行、30列均匀布置在所述过滤板1上，且同一行各通孔孔中心间距为30mm，上下两行通孔孔中心间距为30mm；
其中，所述复合水凝胶吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(S1)包埋剂的制备：将10g海藻酸钠、0.3g糖蜜在50℃下溶解于100mL水中，搅拌均匀，获得包埋剂；
(S2)内层水凝胶的制备：将2g硝化细菌粉末加入到110mL 步骤(S1)所得包埋剂中，在室温下搅拌均匀，然后用注射器滴入到5wt％氯化钙溶液中，匀速搅拌，将所得产物进行洗涤、冷冻干燥，得到内层水凝胶；
(S3)改性伊利石的制备：将10g伊利石加入到100mL 5wt％氢氧化钠溶液中浸泡，之后用去离子水洗涤，干燥粉碎后再煅烧活化、过500目筛，得活性伊利石；将15g活性伊利石加入到100mL 去离子水中，分散均匀，然后加入8g四乙烯五胺和3g环氧氯丙烷，在90℃下水浴加热反应4h，待反应结束后，将产物进行离心、洗涤、冷冻干燥即得改性伊利石；
(S4)纤维素混合液的制备：将10g棉花加入到110mL 10wt％氢氧化钠和15wt％尿素混合溶液中，于-20℃下搅拌分散至纤维素完全溶解，得纤维素溶液；将15g步骤(S3)所得改性伊利石加入到 120mL纤维素溶液中，然后加入2g钛酸四丁酯，在90℃下加热搅拌反应，得到纤维素混合液；
(S5)复合水凝胶吸附剂的制备：将10g步骤(S2)所得内层水凝胶加入到300mL步骤(S4)所得纤维素混合液中，在室温下搅拌均匀，倒入与所述通孔相匹配的模具中静置，然后将所得凝胶进行洗涤、冷冻干燥，即得所述复合水凝胶吸附剂。
实施例3
一种提升水体水质的模块化水净化装置，包括过滤板1和漂浮气囊2，所述过滤板1上布置有通孔101，所述过滤板1前后面安装有无纺布滤网102，所述通孔101内负载有复合水凝胶吸附剂，所述过滤板1与漂浮气囊2通过拉绳3相连；所述过滤板为边长1m的正方形，厚10mm；所述通孔101的直径为10mm，所述通孔按62 行、62列均匀布置在所述过滤板1上，且同一行各通孔孔中心间距为15mm，上下两行通孔孔中心间距为15mm；
其中，所述复合水凝胶吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(S1)包埋剂的制备：将8.5g海藻酸钠、0.15g糖蜜在50℃下溶解于100mL水中，搅拌均匀，获得包埋剂；
(S2)内层水凝胶的制备：将1.5g硝化细菌粉末加入到105mL 步骤(S1)所得包埋剂中，在室温下搅拌均匀，然后用注射器滴入到4wt％氯化钙溶液中，匀速搅拌，将所得产物进行洗涤、冷冻干燥，得到内层水凝胶；
(S3)改性伊利石的制备：将12g伊利石加入到100mL 4wt％氢氧化钠溶液中浸泡，之后用去离子水洗涤，干燥粉碎后再煅烧活化、过500目筛，得活性伊利石；将10g活性伊利石加入到100mL 去离子水中，分散均匀，然后加入6g四乙烯五胺和2.5g环氧氯丙烷，在75℃下水浴加热反应2.5h，待反应结束后，将产物进行离心、洗涤、冷冻干燥即得改性伊利石；
(S4)纤维素混合液的制备：将9g棉花加入到100mL 8wt％氢氧化钠和12wt％尿素混合溶液中，于-15℃下搅拌分散至纤维素完全溶解，得纤维素溶液；将12g步骤(S3)所得改性伊利石加入到 110mL纤维素溶液中，然后加入1.5g钛酸四丁酯，在75℃下加热搅拌反应，得到纤维素混合液；
(S5)复合水凝胶吸附剂的制备：将10g步骤(S2)所得内层水凝胶加入到200mL步骤(S4)所得纤维素混合液中，在室温下搅拌均匀，倒入与所述通孔相匹配的模具中静置，然后将所得凝胶进行洗涤、冷冻干燥，即得所述复合水凝胶吸附剂。
实施例4
一种提升水体水质的模块化水净化装置，包括过滤板1和漂浮气囊2，所述过滤板1上布置有通孔101，所述过滤板1前后面安装有无纺布滤网102，所述通孔101内负载有复合水凝胶吸附剂，所述过滤板1与漂浮气囊2通过拉绳3相连；所述过滤板为长1m、宽 0.5m的矩形，厚10mm；所述通孔101的直径为12mm，所述通孔按48行、22列均匀布置在所述过滤板1上，且同一行各通孔孔中心间距为20mm，上下两行通孔孔中心间距为20mm；
其中，所述复合水凝胶吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(S1)包埋剂的制备：将9g海藻酸钠、0.2g糖蜜在50℃下溶解于100mL水中，搅拌均匀，获得包埋剂；
(S2)内层水凝胶的制备：将1.5g硝化细菌粉末加入到100mL 步骤(S1)所得包埋剂中，在室温下搅拌均匀，然后用注射器滴入到4wt％氯化钙溶液中，匀速搅拌，将所得产物进行洗涤、冷冻干燥，得到内层水凝胶；
(S3)改性伊利石的制备：将13g伊利石加入到100mL 4wt％氢氧化钠溶液中浸泡，之后用去离子水洗涤，干燥粉碎后再煅烧活化、过500目筛，得活性伊利石；将13g活性伊利石加入到100mL 去离子水中，分散均匀，然后加入7g四乙烯五胺和2.6g环氧氯丙烷，在80℃下水浴加热反应2.5h，待反应结束后，将产物进行离心、洗涤、冷冻干燥即得改性伊利石；
(S4)纤维素混合液的制备：将9g棉花加入到100mL 9wt％氢氧化钠和14wt％尿素混合溶液中，于-18℃下搅拌分散至纤维素完全溶解，得纤维素溶液；将13g步骤(S3)所得改性伊利石加入到 110mL纤维素溶液中，然后加入1.6g钛酸四丁酯，在75℃下加热搅拌反应，得到纤维素混合液；
(S5)复合水凝胶吸附剂的制备：将10g步骤(S2)所得内层水凝胶加入到180mL步骤(S4)所得纤维素混合液中，在室温下搅拌均匀，倒入与所述通孔相匹配的模具中静置，然后将所得凝胶进行洗涤、冷冻干燥，即得所述复合水凝胶吸附剂。
对比例1
一种提升水体水质的模块化水净化装置，包括过滤板1和漂浮气囊2，所述过滤板1上布置有通孔101，所述过滤板1前后面安装有无纺布滤网102，所述通孔101内负载有水凝胶吸附剂，所述过滤板1与漂浮气囊2通过拉绳3相连；所述过滤板为边长1m的正方形，厚10mm；所述通孔101的直径为15mm，所述通孔按30行、 30列均匀布置在所述过滤板1上，且同一行各通孔孔中心间距为 30mm，上下两行通孔孔中心间距为30mm；
其中，所述水凝胶吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(S1)包埋剂的制备：将10g海藻酸钠、0.3g糖蜜在50℃下溶解于100mL水中，搅拌均匀，获得包埋剂；
(S2)水凝胶吸附剂的制备：将2g硝化细菌粉末加入到110mL 步骤(S1)所得包埋剂中，在室温下搅拌均匀，然后用注射器滴入到5wt％氯化钙溶液中，匀速搅拌，将所得产物进行洗涤、冷冻干燥，即得所述水凝胶吸附剂；
对比例2
一种提升水体水质的模块化水净化装置，包括过滤板1和漂浮气囊2，所述过滤板1上布置有通孔101，所述过滤板1前后面安装有无纺布滤网102，所述通孔101内负载有水凝胶吸附剂，所述过滤板1与漂浮气囊2通过拉绳3相连；所述过滤板为边长1m的正方形，厚10mm；所述通孔101的直径为15mm，所述通孔按30行、 30列均匀布置在所述过滤板1上，且同一行各通孔孔中心间距为 30mm，上下两行通孔孔中心间距为30mm；
其中，所述水凝胶吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(S1)改性伊利石的制备：将10g伊利石加入到100mL 5wt％氢氧化钠溶液中浸泡，之后用去离子水洗涤，干燥粉碎后再煅烧活化、过500目筛，得活性伊利石；将15g活性伊利石加入到100mL 去离子水中，分散均匀，然后加入8g四乙烯五胺和3g环氧氯丙烷，在90℃下水浴加热反应4h，待反应结束后，将产物进行离心、洗涤、冷冻干燥即得改性伊利石；
(S2)纤维素混合液的制备：将10g棉花加入到110mL 10wt％氢氧化钠和15wt％尿素混合溶液中，于-20℃下搅拌分散至纤维素完全溶解，得纤维素溶液；将15g步骤(S1)所得改性伊利石加入到120mL纤维素溶液中，然后加入2g钛酸四丁酯，在90℃下加热搅拌反应，得到纤维素混合液；
(S3)水凝胶吸附剂的制备：将步骤(S2)所得纤维素混合液在室温下搅拌均匀，倒入与所述通孔相匹配的模具中静置，然后将所得凝胶进行洗涤、冷冻干燥，即得所述水凝胶吸附剂。
对比例3
一种提升水体水质的模块化水净化装置，包括过滤板1和漂浮气囊2，所述过滤板1上布置有通孔101，所述过滤板1前后面安装有无纺布滤网102，所述通孔101内负载有水凝胶吸附剂，所述过滤板1与漂浮气囊2通过拉绳3相连；所述过滤板为长0.8m、宽 0.4m的矩形，厚10mm；所述通孔101的直径为10mm，所述通孔按36行、18列均匀布置在所述过滤板1上，且同一行各通孔孔中心间距为20mm，上下两行通孔孔中心间距为20mm；
其中，所述水凝胶吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(S1)包埋剂的制备：将7g海藻酸钠、0.1g糖蜜在50℃下溶解于100mL水中，搅拌均匀，获得包埋剂；
(S2)内层水凝胶的制备：将1g硝化细菌粉末加入到100mL 步骤(S1)所得包埋剂中，在室温下搅拌均匀，然后用注射器滴入到3wt％氯化钙溶液中，匀速搅拌，将所得产物进行洗涤、冷冻干燥，得到内层水凝胶；
(S3)改性伊利石的制备：将10g伊利石加入到100mL 3wt％氢氧化钠溶液中浸泡，之后用去离子水洗涤，干燥粉碎后再煅烧活化、过500目筛，得活性伊利石；将10g活性伊利石加入到100mL 去离子水中，分散均匀，然后加入5g四乙烯五胺和2g环氧氯丙烷，在70℃下水浴加热反应2h，待反应结束后，将产物进行离心、洗涤、冷冻干燥即得改性伊利石；
(S4)纤维素混合液的制备：将8g棉花加入到90mL 5wt％氢氧化钠和10wt％尿素混合溶液中，于-10℃下搅拌分散至纤维素完全溶解，得纤维素溶液；将10g步骤(S3)所得改性伊利石加入到 100mL纤维素溶液中，得到纤维素混合液；
(S5)水凝胶吸附剂的制备：将10g步骤(S2)所得内层水凝胶加入到150mL步骤(S4)所得纤维素混合液中，在室温下搅拌均匀，倒入与所述通孔相匹配的模具中静置，然后将所得凝胶进行洗涤、冷冻干燥，即得所述水凝胶吸附剂。
配制Co2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、氨氮浓度分别为100mg/L、 100mg/L、100mg/L、100mg/L、100mg/L的混合溶液，将实施例1～4 和对比例1～3所制备的模块化水净化装置分别放置于1.2m×0.5m× 1.2m规格的实验容器中，其中实验容器内盛有90％容积的混合溶液。在25℃下吸附2h，吸附完成后，采用紫外分光光度计检测溶液中重金属及氨氮浓度，测试3次取平均值，计算污染物去除率，试验结果见表1。
表1
配制Co2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、氨氮浓度分别为100mg/L、 100mg/L、100mg/L、100mg/L、100mg/L的混合溶液，取实施例1 制备的模块化水净化装置，放置于1.2m×0.5m×1.2m规格的实验容器中，其中实验容器内盛有90％容积的混合溶液。在25℃下吸附2h，吸附完成后，采用紫外分光光度计检测重金属及氨氮浓度，测试3 次取平均值，计算污染物去除率。将吸附污染物后的复合水凝胶吸附剂放入到0.5mol/L硝酸溶液中进行解吸，解吸完成后用去离子水洗涤至中性，将解吸完成的复合水凝胶吸附剂添加到水净化装置通孔中，再次进行吸附实验，如此吸附-解吸循环10次，计算污染物去除率，实验结果见表2。
表2
配制Co2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、氨氮浓度分别为100mg/L、 100mg/L、100mg/L、100mg/L、100mg/L的混合溶液，取对比例3 制备的模块化水净化装置，放置于1.2m×0.5m×1.2m规格的实验容器中，其中实验容器内盛有90％容积的混合溶液。在25℃下吸附2h，吸附完成后，采用紫外分光光度计检测重金属及氨氮浓度，测试3 次取平均值，计算污染物去除率。将吸附污染物后的水凝胶吸附剂放入到0.5mol/L硝酸溶液中进行解吸，解吸完成后用去离子水洗涤至中性，将解吸完成的复合水凝胶吸附剂添加到水净化装置通孔中，再次进行吸附实验，如此吸附-解吸循环10次，计算污染物去除率，实验结果见表3。
表3
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种提升水体水质的模块化水净化装置，其特征在于，包括过滤板（1）和漂浮气囊（2），所述过滤板（1）上布置有通孔（101），所述过滤板（1）前后面安装有无纺布滤网（102），所述通孔（101）内负载有复合水凝胶吸附剂，所述过滤板（1）与漂浮气囊（2）通过拉绳（3）相连；
所述复合水凝胶吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
（S1）包埋剂的制备：将海藻酸钠、糖蜜溶解于水中，获得包埋剂；
（S2）内层水凝胶的制备：将硝化细菌粉末加入到步骤（S1）所得包埋剂中，在室温下搅拌均匀，用注射器滴入到氯化钙溶液中，匀速搅拌，将所得产物进行洗涤、冷冻干燥，得到内层水凝胶；
（S3）改性伊利石的制备：将伊利石加入到氢氧化钠溶液中浸泡，之后用去离子水洗涤至中性，干燥粉碎后再煅烧活化、过筛，得活性伊利石；将活性伊利石分散在水溶液中，然后加入四乙烯五胺和环氧氯丙烷，在70~90℃下水浴加热反应，待反应结束后，将产物进行离心、洗涤、冷冻干燥，即得改性伊利石；
（S4）纤维素混合液的制备：将棉花加入到纤维素溶解液中，于-20~-10℃下搅拌分散至纤维素完全溶解，得纤维素溶液；将步骤（S3）所得改性伊利石加入到纤维素溶液中，然后加入钛酸四丁酯，在70~90℃下加热搅拌反应，得到纤维素混合液；
（S5）复合水凝胶吸附剂的制备：将步骤（S2）所得内层水凝胶加入到步骤（S4）所得纤维素混合液中，在室温下搅拌均匀，倒入与所述通孔相匹配的模具中静置，然后将所得凝胶进行洗涤、冷冻干燥，即得所述复合水凝胶吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种提升水体水质的模块化水净化装置，其特征在于，所述通孔（101）直径为10~20mm，所述通孔（101）均匀布置在所述过滤板（1）上。
3.根据权利要求1所述的一种提升水体水质的模块化水净化装置，其特征在于，步骤（S1）中，所述海藻酸钠、糖蜜、水的质量比为7~10：0.1~0.3：100。
4.根据权利要求1所述的一种提升水体水质的模块化水净化装置，其特征在于，步骤（S2）中，所述硝化细菌与包埋剂的质量比为1~2：100~110；氯化钙溶液质量分数为3~5%。
5.根据权利要求1所述的一种提升水体水质的模块化水净化装置，步骤（S3）中，所述氢氧化钠溶液质量分数为3~5%；伊利石煅烧活化后过500目筛。
6.根据权利要求1所述的一种提升水体水质的模块化水净化装置，其特征在于，步骤（S3）中，伊利石、四乙烯五胺、环氧氯丙烷的质量比为10~15：5~8：2~3。
7.根据权利要求1所述的一种提升水体水质的模块化水净化装置，其特征在于，步骤（S4）中，所述棉花与纤维素溶解液的质量比为8~10：90~110；所述纤维素溶解液中氢氧化钠的质量分数为5~10%，尿素的质量分数为10~15%。
8.根据权利要求1所述的一种提升水体水质的模块化水净化装置，其特征在于，步骤（S4）中，所述改性伊利石、纤维素溶液、钛酸四丁酯的质量比为10~15：100~120：1~2。
9.根据权利要求1所述的一种提升水体水质的模块化水净化装置，其特征在于，步骤（S5）中，所述纤维素混合液与内层水凝胶的质量比为20~30：1~2。
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