CN115445576A - 核壳结构藻球、制备方法、废气废水处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种废气废水处理方法。废气废水处理方法包括如下步骤：通过吸收液对废气进行清洗，以得到一级废气及废液；通过第一状态的核壳结构藻球对一级废气进行处理，以得到净化气，第一状态为与固态填料混合的状态；通过第二状态的核壳结构藻球对废液进行处理，以再生吸收液，第二状态为藻球液状态，核壳结构藻球包括具微型孔道的核心球及包覆核心球的改性层，核心球包括微藻及海藻酸钠，改性层具亲水触须及微型孔道，改性层由壳聚糖溶液和改性的丙烯酸‑羟丙乳液制成。本发明的废气废水处理方法采用核壳结构藻球处理印刷废气，废气处理效果好且无二次污染。同时，本发明还提供一种废气废水处理装置、核壳结构藻球及制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及废气处理领域，具体涉及一种核壳结构藻球、制备方法、废气废水处理方法及装置。
背景技术
目前在我国丝网印刷、凹版印刷等印刷过程中大量使用的溶剂型油墨，含有大量挥发性组分，因此，印刷废气成分通常含有大量挥发性有机物(Volatile OrganicCompounds，VOCs)，VOCs通过呼吸进入人体内，会对人体肝脏和神经系统造成损害，同时对环境造成很大的危害。在我国的工作场所有害因素职业接触限值和排放标准中，对VOCs废气的排放作了严格的规定。
现有技术的印刷废气处理方法有吸附冷凝法、吸收溶解法、催化燃烧法等。但是现有技术的处理方法，吸附冷凝法将气态废气向液态或固态转变，会产生难以处理的液态污染物或固态污染物，造成二次污染，此外，吸附冷凝法需采用吸附材质，吸附材质需再生和更换，一方面导致成本高，另一方面使用过的吸附材质会成为新的固体危险废物，同样会造成二次污染；吸收溶解法采用大量的吸收液吸收废气，需大通量的泵等动力设备，耗能大，同时会产生大量废液造成二次污染；催化燃烧法处理废气时，会产生大量的二氧化碳，操作不当时还会产生大量的二噁英，造成二次污染。
发明内容
本发明为了解决上述存在的现有废气处理方法会产生二次污染的技术问题，提供了一种废气处理效果好且无二次污染的废气废水处理方法。同时，本发明还提供一种废气废水处理装置、核壳结构藻球及制备方法。
本发明第一方面提供了一种核壳结构藻球的制备方法，包括如下步骤：
核心球制备：在搅拌条件及通气条件下，将含海藻酸钠和微藻的水相及油相乳化得到油包水型乳液，再将氯化钙溶液滴入所述油包水型乳液中，以形成具微型孔道的核心球；
改性层制备：将所述核心球加入亲水单体、水性丙烯酸乳液和壳聚糖混合液中，在搅拌条件及通气条件下形成核壳结构藻球，所述核壳结构藻球包括包裹所述核心球的改性层，所述改性层包括亲水触须及微型孔道。
本发明第二方面提供了一种核壳结构藻球，包括具微型孔道的核心球及包覆所述核心球的改性层，所述核心球包括微藻及海藻酸钠，所述改性层具亲水触须及微型孔道，所述改性层包括壳聚糖。
本发明第三方面提供了一种废气废水处理方法，包括如下步骤：
通过吸收液对废气进行清洗，以得到一级废气及废液；
通过第一状态的核壳结构藻球对所述一级废气进行处理，以得到净化气，所述第一状态为与固态填料混合的状态；
通过第二状态的所述核壳结构藻球对所述废液进行处理，以再生所述吸收液，所述第二状态为藻球液状态；
其中，所述核壳结构藻球为上述第一方面提供的核壳结构藻球的制备方法制备的核壳结构藻球，或为上述第二方面提供的核壳结构藻球。
本发明第四方面提供了一种废气废水处理装置，包括：
废气吸收设备，用于通入吸收液清洗废气，以得到一级废气及废液；
气相微藻吸附塔，用于填装第一状态的核壳结构藻球处理所述一级废气，以得到净化气，所述第一状态为与固态填料混合的状态；
液相微藻处理池，用于收容第二状态的核壳结构藻球处理所述废液，以再生所述吸收液，所述第二状态为藻球液状态；
吸收液循环系统，将所述液相微藻处理池处理再生的所述吸收液通入所述废气吸收设备，
其中，所述核壳结构藻球为上述第一方面提供的核壳结构藻球的制备方法制备的核壳结构藻球，或为上述第二方面提供的核壳结构藻球。
相较于现有技术，本发明的所述核壳结构藻球的改性层可吸附VOCs，将其缓慢释放至所述微藻，一方面提高VOCs处理能力，吸附未及时被所述微藻处理的VOCs，待所述微藻处理，另一方面可以延长所述微藻的寿命，避免所述微藻被过多VOCs影响生长代谢。
其次，通过通气，于所述核心球及所述改性层形成微型孔道，一方面不影响营养液进入核心球接触微藻，不影响微藻生长，另一方面，也可提高核壳结构藻球的VOCs处理能力。
再次，所述改性层包括亲水触须，可以增加核壳结构藻球的比表面积，加大吸收效率，提高核壳结构藻球的VOCs处理能力。
最后，通过本发明的废气废水处理方法，所述废气经两次处理净化，处理所述废气产生的所述废液经所述核壳结构藻球处理为所述吸收液，无废气废水排放，实现绿色无污染处理所述废气。
附图说明
图1是本发明提供的一种废水废气处理方法；
图2是本发明提供的一种核壳结构藻球的制备方法；
图3是本发明提供的一种核壳结构藻球的部分剖视图；
图4是本发明提供的一种废气废水处理装置的结构连接示意图；
图5是图4所示的废气废水处理装置另一实施方式的结构连接示意图；
图6是图4所示填装混合物及吸附塔光源的水平方向截面示意图；
图7a、7b分别是图4所示所述液相微藻处理池一实施方式的竖直方向的截面示意图及俯视图；
图8a、8b分别是图4所示所述液相微藻处理池另一实施方式的竖直方向的截面示意图及水平方向的截面示意图；
图9是图4所示的废气废水处理装置再一实施方式的结构连接示意图；
图10是图5所示的废气废水处理装置另一实施方式的结构连接示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，是本发明提供的一种废水废气处理方法，用于处理印刷废气中的VOCs，包括如下步骤：
101、通过吸收液对废气进行清洗，以得到一级废气及废液；
所述吸收液用于吸收所述废气中的VOCs，可通过气液对流的方式，充分吸收，所述一级废气为所述废气去除部分VOCs后得到，所述废液为所述吸收液吸收VOCs后得到。
在本发明中，所述吸收液可以为水，当然也可以采用其他具吸收VOCs功能，且吸收效果较佳的吸收液，具体不做限定。本发明上述及下述提及的废气与吸收液的对流作用及气液对流，指气体流动方向与液体流动方向相对，且二者相互接触。
102、通过第一状态的核壳结构藻球对所述一级废气进行处理，以得到净化气，所述第一状态为与固态填料混合的状态；
在本发明中，所述核壳结构藻球可采用单层膜藻球或多层膜藻球，所述单层膜藻球由核心球及改性层组成，所述改性层包覆所述核心球，所述核心球具微型孔道，包括微藻及海藻酸钠，所述微藻数量为一个或多个，单个微藻的所述核壳结构藻球大小为2-4mm，多个微藻的所述核壳结构藻球大小为8-12mm，根据所述一级废气的流量选用不同大小的所述核壳结构藻球。所述改性层具亲水触须、微型孔道及壳聚糖。所述多层膜藻球为在所述核心球与所述改性层之间依次交替设置壳聚糖膜层及海藻酸钠膜层得到，层数可以根据实际需要选择，可以理解的是，海藻酸钠与壳聚糖之间会通过静电作用形成离子键，最靠近所述核心球的为所述壳聚糖膜层，最靠近所述改性层的为所述海藻酸钠膜层，所述壳聚糖膜层和所述海藻酸钠膜层均具微型孔道，均具吸附VOCs的作用。
所述核心球为固定化微藻，所述微藻为可处理VOCs的微藻，可以采用小球藻，优选原壳小球藻(Auxenochlorellaprotothecoides)，当然也可以采用其他可处理VOCs的微藻类，在此不做具体限定。
所述固态填料具镂空结构，所述核壳结构藻球处于所述第一状态，与所述固态填料球混合，形成孔隙，减少气体流动阻力，可提高所述核壳结构藻球处理VOCs的效率。
103、通过第二状态的所述核壳结构藻球对所述废液进行处理，以再生所述吸收液，所述第二状态为藻球液状态。
在本发明中，将所述废液通入所述核壳结构藻球的藻球液中，对VOCs进行降解，以再生所述吸收液。其中，步骤102、103可同步进行。
相较于现有技术，本发明的所述核壳结构藻球的改性层可吸附VOCs，将其缓慢释放至所述微藻，一方面提高VOCs处理能力，吸附未及时被所述微藻处理的VOCs，待所述微藻处理，另一方面可以延长所述微藻的寿命，避免所述微藻被过多VOCs影响生长代谢。
其次，通过通气，于所述核心球及所述改性层形成微型孔道，一方面不影响营养液进入核心球接触微藻，不影响微藻生长，另一方面，也可提高VOCs处理能力。
再次，所述改性层包括亲水触须，可以增加核壳结构藻球的比表面积，加大吸收效率，提高VOCs处理能力。
最后，通过本发明的废气废水处理方法，所述废气经两次处理净化，处理所述废气产生的所述废液经所述核壳结构藻球处理为所述吸收液，无废气废水排放，实现绿色无污染处理所述废气。
为提高处理VOCs的效果，所述废水废气处理方法还包括如下步骤：
104、通过所述第二状态的核壳结构藻球对所述一级废气进行处理，以得到二级废气；
105、通过所述第一状态的核壳结构藻球对所述二级废气进行处理，以得到所述净化气。
可以理解的是，步骤104可与步骤102同步进行，步骤105可与步骤103同步进行。将所述一级废气经两次处理转变为所述净化气，处理效果更佳。
请参阅图2，是本发明提供的一种核壳结构藻球的制备方法，包括如下步骤：
201、核心球制备：在搅拌条件及通气条件下，将含海藻酸钠和微藻的水相及油相乳化得到油包水型乳液，再将氯化钙溶液滴入所述油包水型乳液中，以形成具微型孔道的核心球。
在本发明中，所述搅拌条件为以设定转速持续搅拌。所述通气条件为持续通入纳米气泡或超纳米气泡，通入纳米气泡或超纳米气泡，可以构建所述核心球的微型孔道。
所述核心球制备具体包括如下步骤：
2011、将海藻酸钠溶液与微藻液混合，以作为水相。
在本发明中，海藻酸钠溶液质量分数可为0.5-1.5％，例如0.6％、0.7％、0.9％、1％、1.2％、1.3％等等，优选为1％。海藻酸钠溶液与微藻液的体积比可以为5:5，可以为6:4，3:7等等，可根据实际选定，在此不做具体限定。所述将海藻酸钠溶液与微藻液混合，以作为水相，具体可以包括如下步骤：
配置质量分数为1％的海藻酸钠溶液；
将1％的海藻酸钠溶液与微藻液等体积比均匀混合，以作为水相。
2012、将表面活性剂加入到油性分散介质中，以作为油相。
在本发明中，步骤2011、2012的实施顺序可以互换，可以同时执行，在此不做具体限定。所述表面活性剂可以为斯盘-80、吐温-80等等，所述油性分散介质可为植物油或矿物油，例如大豆油、液体石蜡等等，表面活性剂及油性分散介质的体积也可根据实际需求选定，在此不做具体限定。所述将表面活性剂加入到油性分散介质中，以作为油相，具体可以包括：
将12.5mL斯盘-80加入到250mL液体石蜡中，以作为油相。
2013、在搅拌条件下，将水相滴加至油相中进行乳化，以得到所述油包水型乳液。
在本发明中，所述搅拌条件可以为以600转/分钟(rpm)的转速进行持续搅拌，当然转速可以根据实际情况设置，在此不做具体限定。滴加可以通过蠕动泵缓慢将所述水相滴加至所述油相中，乳化时间可以为30min，可以理解的是，滴加方式及乳化时间都可以根据实际情况设置，在此不做具体限定。所述在搅拌条件下，将水相滴加至油相中进行乳化，以得到所述油包水型乳液，具体可以包括：
在搅拌条件下，通过蠕动泵将水相滴加至油相中，乳化30min，形成所述油包水型乳液。
其中，在油水转相时，也可持续通入纳米气泡或超纳米气泡，使得水相在油相中分散更均匀，同时加快转相过程。
2014、在搅拌条件及通气条件下，将氯化钙溶液滴加至处于所述油包水型乳液中进行反应，以得到反应混合物。
在本发明中，所述氯化钙溶液的质量分数5-25％，例如10％、15％、18％、20％、23％等等，反应时间可以设置为4h，可以理解的是，所述氯化钙溶液的质量分数、反应时间可以根据实际情况设置，在此不做具体限定。所述在搅拌条件及通气条件下，将氯化钙溶液滴加至所述油包水型乳化剂中进行反应，以得到反应混合物，具体包括如下步骤：
在搅拌及通气条件下，将50mL 25％的氯化钙溶液滴加至所述油包水型乳液中，反应4小时，以得到所述反应混合物。
2015、对所述反应混合物进行分离，以得到所述核心球。
其中，可通过离心分离得到所述核心球，还可以通过过滤获取所述核心球，具体分离方式在此不做具体限定。可以理解的是离心后，可用超纯水清洗三遍，以得到所述核心球。
202、改性层制备：将所述核心球加入亲水单体、水性丙烯酸乳液和壳聚糖混合液中，在搅拌条件及通气条件下形成核壳结构藻球，所述核壳结构藻球包括包裹所述核心球的改性层，所述改性层包括亲水触须及微型孔道。
在本发明中，所述亲水单体为羟基官能单体，例如甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟丙酯等，所述水性丙烯酸乳液和壳聚糖溶液的体积比为1：1.5至1：2.5，壳聚糖溶液质量分数可为0.1-1％，例如0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.7％、0.8％等等。所述搅拌条件为以设定转速持续搅拌，所述搅拌条件可以为持续以200至450rpm匀速搅拌。所述通气条件为持续通入纳米气泡或超纳米气泡，通入纳米气泡或超纳米气泡，可以构建所述改性层的微型孔道。通气流量为反应容积的3-5倍，反应时间可以为2小时。所述改性层制备具体可以包括如下步骤：
2021、水性丙烯酸乳液制备：采用乳液聚合法将丙烯酸制备为所述水性丙烯酸乳液，油水转相时通入气泡，所述水性丙烯酸乳液的丙烯酸聚合物分子量为1000至3000。
在本发明中，采用乳液聚合法制备所述水性丙烯酸乳液时，在油水转相时通入气泡，可以使水相在油相中分散更均匀，同时加快转相过程，可以理解的是，将丙烯酸聚合物分子量控制在1000至3000，所述水性丙烯酸乳液作为种子乳液。可以采用GPC凝胶色谱测定丙烯酸聚合物分子量，具体而言，可以先得到丙烯酸聚合物的重均分子量，再计算丙烯酸聚合物的数均分子量和分子量分布。
2022、接枝改性：在搅拌条件及通气条件下，将所述亲水单体加入所述水性丙烯酸乳液，形成具亲水端基的水性丙烯酸-羟丙乳液，以与壳聚糖形成所述改性层。
在本发明中，形成所述水性丙烯酸-羟丙乳液，是以所述水性丙烯酸乳液作为种子乳液进一步聚合获得，在通气条件下，所述水性丙烯酸-羟丙乳液和所述壳聚糖溶液共混会形成纤维网状的网格化合物，同时，壳聚糖与海藻酸钠形成离子键，因此所述网格化合物包裹所述核心球，形成具亲水触须和微型孔道的所述改性层。
由步骤201及202获得的所述核心球及所述改性层构成的所述核壳结构藻球，即为所述单层膜藻球，如图3所示。根据实际需要制备多层膜藻球，所述核壳结构藻球的制备方法还包括如下步骤：
201A、壳聚糖膜层制备：将所述核心球加入壳聚糖溶液中，在搅拌条件及通气条件下，在所述核心球的表面形成具微型孔道的壳聚糖膜层。
在本发明中，可采用磁力搅拌器持续搅拌时间为20min，再经离心去除多余的壳聚糖溶液，采用超纯水清洗三遍获得具微型孔道的所述壳聚糖膜层。
201B、海藻酸钠膜层制备：将具所述壳聚糖膜层的所述核心球，加入海藻酸钠溶液中，在搅拌条件及通气条件下，在所述壳聚糖膜层的表面形成具微型孔道的海藻酸钠膜层。
在本发明中，可采用磁力搅拌器持续搅拌时间为20min，再经离心去除多余的海藻酸钠溶液，采用超纯水清洗三遍获得具微型孔道的所述海藻酸钠膜层。
201C、重复上述步骤201A及201B。
需要说明的是，因壳聚糖与海藻酸钠可以形成离子键，故包含海藻酸钠的所述核心球外层，先制备所述壳聚糖膜层，因所述改性层包含壳聚糖，故制备所述改性层前，先制备所海藻酸钠膜层。制备所述多层膜藻球为在所述核心球与所述改性层之间依次交替制备壳聚糖膜层及海藻酸钠膜层得到，层数可以根据实际需要选择，可以理解的通入的纳米气泡或超纳米气泡，使得所述壳聚糖膜层和所述海藻酸钠膜层均具微型孔道。
上面从废水废气处理方法的角度对本发明实施例进行说明，下面从废气废水处理装置的角度对本发明实施例进行说明。
请参阅图4，是本发明所揭示一种废气废水处理装置的结构连接示意图。所述废气废水处理装置100采用上述的废水废气处理方法及上述的核壳结构藻球。所述废气废水处理装置100包括废气吸收设备10、气相微藻吸附塔30、液相微藻处理池50及吸收液循环系统70。所述废气吸收设备10用于通入吸收液清洗所述废气，所述废气转变为所述一级废气，所述吸收液转变为所述废液。所述气相微藻吸附塔30填装第一状态的核壳结构藻球，与所述废气吸收设备10连通，用于通入所述一级废气及营养液，将所述一级废气转变为所述净化气，将所述营养液转变为所述废液。所述液相微藻处理池50收容第二状态的核壳结构藻球，与所述废气吸收设备10及所述气相微藻吸附塔30连通，用于通入所述废液，将所述废液再生为所述吸收液。所述吸收液循环系统70与所述液相微藻处理池50及所述废气吸收设备10连通，用于抽取所述液相微藻处理池50转变的所述吸收液，向所述废气吸收设备10循环提供所述吸收液。
所述废气吸收设备10可以为吸收塔11，所述吸收塔11数量可为单塔或多级塔，具体不做限定，本发明中所述吸收塔11为二级吸收塔，所述吸收塔11内的吸收填料可以采用不锈钢填料。
设置实验条件如下：
设置所述废气吸收设备10：所述二级吸收塔的塔内径为24mm，所述吸收填料为3mm钢片制作的不锈钢填料，一个所述吸收塔11的所述吸收填料的有效填料层高度为600mm，双塔的所述有效填料层高度为1200mm。
所述吸收液为水，水温度为2℃，所述吸收液喷淋量为0.16L/min，所述废气吸收设备10的进塔废气量为10L/min。以气体中的乙酸乙酯和乙酸丁酯浓度衡量所述废气吸收设备10处理气体中VOCs的能力。
经测量，进塔时，进塔气体中乙酸乙酯和乙酸丁酯浓度均为500-600mg/m3时，经所述废气吸收设备10处理后，出塔气体中乙酸乙酯和乙酸丁酯的浓度分别为29mg/m3和56mg/m3。
另一实施例中，如图5所示，所述废气吸收设备10还可以为旋转泡沫洗涤设备，所述旋转泡沫洗涤设备包括依次连通的左塔12、连通部14及右塔16，所述吸收液与所述废气在所述左塔12内碰撞，形成泡沫区，所述泡沫区的液膜包裹所述废气中的VOCs，经过所述左塔12的废气再经所述右塔16处理，通过所述右塔16的除雾层161，转变为所述一级废气。
所述气相微藻吸附塔30包括生物反应单元33及营养液喷淋单元37。所述营养液喷淋单元37循环提供营养液，所述营养液流动方向朝向所述生物反应单元33喷淋设置，所述生物反应单元33将所述营养液转变为所述废液，将所述一级废气转变为所述净化气。
对本发明而言，因所述净化气的排放会带走部分所述吸收液，导致所述废气吸收设备10中的所述吸收液总量减少，故需定期补充所述吸收液，具体可通过所述吸收液循环系统70补充。
所述生物反应单元33包括混合填装物331、吸附塔光源335及筛板337，所述混合填装物331由所述核壳结构藻球与所述固态填料均匀混合填装形成，所述核壳结构藻球处于所述第一状态，用于将所述一级废气转变为所述净化气。所述吸附塔光源335贯穿所述混合填装物331，且均匀分布，如图6所示，用于向所述核壳结构藻球提供光照条件。所述筛板337数量为二，夹持支撑所述混合填装物331及所述吸附塔光源335，所述吸附塔光源335安装于所述筛板337。其中，所述固态填料为具镂空结构的不锈钢填料，所述吸附塔光源335的发出的光可穿透所述镂空机构，因此不会影响所述核壳结构藻球的光照条件，不影响其正常生长。
在本发明中，所述核壳结构藻球与所述固态填料的体积比设置为3:1，在实际设置时，可根据实际需要设置不同的体积比，在此不做具体限定。所述吸附塔光源335可以采用LED灯管，所述筛板337可以采用不锈钢筛板。相较于悬浮态的微藻，所述核壳结构藻球，具一定机械强度，故可以被填装在所述气相微藻吸附塔30内，同时具良好传质性能，不影响营养物质及VOCs进入，使得所述微藻可以正常生长代谢。
在本发明中，因所述气相微藻吸附塔30数量为一，所述核壳结构藻球及所述固态填料需定期更换，更换时，将废弃的所述核壳结构藻球及所述固态填料取出，换入新的所述核壳结构藻球及所述固态填料，更换时，若所述吸附塔光源335可正常工作，不需同步更换。
在另一实施例中，可设置两个及其以上所述气相微藻吸附塔30，两个及其以上所述气相微藻吸附塔30可以采用轮流工作的方式，当其中一个所述气相微藻吸附塔30工作时，其他所述气相微藻吸附塔30中的所述核壳结构藻球可进行生长恢复，可以通过间歇性向所述核壳结构藻球喷淋所述营养液的方式使其恢复正常的生长代谢及繁殖活动。
其中，可以理解的是，所述营养液仅流经所述混合填装物331一次，其中的营养物质未被完全利用，所述营养液经过多次循环利用后，才转变为所述废液。当所述营养液转变为所述废液后，所述废液自所述气相微藻吸附塔30通入所述液相微藻处理池50。
设置实验条件如下：所述气相微藻吸附塔30的进塔废气量为7L/min，控制温度为25-30℃，所述营养液喷淋单元37的营养液喷淋量为50mL/min，所述核壳结构藻球与所述固态填料的体积比为3:1，以气体中的乙酸乙酯和乙酸丁酯浓度衡量所述气相微藻吸附塔30处理气体中VOCs的能力。
经测量，进塔时，进塔气体中乙酸乙酯和乙酸丁酯浓度分别为83mg/m3和124mg/m3，经所述气相微藻吸附塔30处理后的出塔气体中乙酸乙酯和乙酸丁酯的含量分别为27mg/m3和47mg/m3。
所述液相微藻处理池50包括所述第二状态的核壳结构藻球51及处理池光源53，所述第二状态的核壳结构藻球51用于处理所述废液，以再生所述吸收液，所述第二状态为藻球液状态。所述处理池光源53临近所述第二状态的核壳结构藻球51设置，用于向所述第二状态的核壳结构藻球51提供光照条件。
其中，所述处理池光源53也可以采用LED灯管，临近所述第二状态的核壳结构藻球51设置，可以设于所述液相微藻处理池50开口处，均匀排布，如图7a及7b所示，也可以沿所述液相微藻处理池50高度方向设置，均匀排布，如图8a及8b所示。
可以理解的是，所述液相微藻处理池50与所述气相微藻吸附塔30连通，自所述气相微藻吸附塔30流入所述液相微藻处理池50的所述废液仍含有营养物质，可供所述第二状态的核壳结构藻球51生长。
设置实验条件如下：
所述吸收液为水，所述废液为废水，所述第二状态的核壳结构藻球51初始藻密度OD680为0.2、培养基初始pH为7。以液体中的乙酸乙酯和乙酸丁酯浓度衡量所述液相微藻处理池50处理液体中VOCs的能力。
经测量，当进池液体中乙酸乙酯和乙酸丁酯浓度均为150mg/L时，经所述液相微藻处理池50处理，乙酸乙酯可在4天内完全降解，乙酸丁酯可在2天内完全降解。
其中，可通过增大所述第二状态的核壳结构藻球51的藻密度提高所述液相微藻处理池50处理VOCs的能力。
相较于现有技术，本发明通过废气吸收设备10及所述气相微藻吸附塔30处理所述废气，通过所述液相微藻处理池50处理所述废液，通过所述吸收液循环系统70循环提供所述吸收液，净化所述废气，使之可以直接排放至大气，同时无水污染，实现吸收液循环，实现了无废水排放，无二次污染问题。
在其他实施例中，所述液相微藻处理池50还用于通入所述一级废气，所述第二状态的核壳结构藻球51将所述一级废气处理为二级废气，所述二级废气通入所述气相微藻吸附塔30，经所述第一状态的核壳结构藻球处理为所述净化气，如图9及图10所示。
相较于现有技术，将所述一级废气通入所述液相微藻微藻处理池50，搅拌所述液相微藻微藻处理池50内所述废液，使得所述废液与所述第二状态的核壳结构藻球53充分接触，提高所述液相微藻处理池50处理废液的能力，同时所述废气完成三次净化，提高了所述废气废水处理装置100处理所述废气的能力。
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种核壳结构藻球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
核心球制备：在搅拌条件及通气条件下，将含海藻酸钠和微藻的水相及油相乳化得到油包水型乳液，再将氯化钙溶液滴入所述油包水型乳液中，以形成具微型孔道的核心球；
改性层制备：将所述核心球加入亲水单体、水性丙烯酸乳液和壳聚糖混合液中，在搅拌条件及通气条件下形成核壳结构藻球，所述核壳结构藻球包括包裹所述核心球的改性层，所述改性层包括亲水触须及微型孔道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性层制备包括如下步骤：
水性丙烯酸乳液制备：采用乳液聚合法将丙烯酸制备为所述水性丙烯酸乳液，所述水性丙烯酸乳液的丙烯酸聚合物分子量为1000至3000；
接枝改性：在搅拌条件及通气条件下，将所述亲水单体加入所述水性丙烯酸乳液，形成具亲水端基的水性丙烯酸-羟丙乳液，以与壳聚糖形成所述改性层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通气条件为持续通入纳米气泡或超纳米气泡。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述核心球制备包括如下步骤：
将海藻酸钠溶液与微藻液混合，以作为水相；
将表面活性剂加入到油性分散介质中，以作为油相；
在搅拌条件及通气条件下，将水相滴加至油相中进行乳化，以得到所述油包水型乳液；
在搅拌条件及通气条件下，将氯化钙溶液滴加至所述油包水型乳液中进行反应，以得到反应混合物；
对所述反应混合物进行分离，以得到所述核心球。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
壳聚糖膜层制备：将所述核心球加入壳聚糖溶液中，在搅拌条件及通气条件下，在所述核心球的表面形成具微型孔道的壳聚糖膜层；
海藻酸钠膜层制备：将具所述壳聚糖膜层的所述核心球，加入海藻酸钠溶液中，在搅拌条件及通气条件下，在所述壳聚糖膜层的表面形成具微型孔道的海藻酸钠膜层。
6.一种核壳结构藻球，其特征在于，包括：
具微型孔道的核心球,所述核心球包括微藻及海藻酸钠；
具亲水触须及微型孔道的改性层，包覆所述核心球，所述改性层包括壳聚糖。
7.根据权利要求6所述核壳结构藻球，其特征在于，还包括均具微型孔道的壳聚糖膜层及海藻酸钠膜层，所述壳聚糖膜层与所述海藻酸钠膜层交替包裹设置，且设于所述核心球与所述改性层之间。
8.一种废气废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过吸收液对废气进行清洗，以得到一级废气及废液；
通过第一状态的核壳结构藻球对所述一级废气进行处理，以得到净化气，所述第一状态为与固态填料混合的状态；
通过第二状态的所述核壳结构藻球对所述废液进行处理，以再生所述吸收液，所述第二状态为藻球液状态；
其中，所述核壳结构藻球为权利要求1至5任一所述的方法制备的核壳结构藻球，或权利要求6至7任一所述的核壳结构藻球。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，还包括如下步骤：
通过所述第二状态的核壳结构藻球对所述一级废气进行处理，以得到二级废气；
通过所述第一状态的核壳结构藻球对所述二级废气进行处理，以得到所述净化气。
10.一种废气废水处理装置，其特征在于，包括：
废气吸收设备，用于通入吸收液清洗废气，以得到一级废气及废液；
气相微藻吸附塔，用于填装第一状态的核壳结构藻球处理所述一级废气，以得到净化气，所述第一状态为与固态填料混合的状态；
液相微藻处理池，用于收容第二状态的核壳结构藻球处理所述废液，以再生所述吸收液，所述第二状态为藻球液状态；
吸收液循环系统，将所述液相微藻处理池处理再生的所述吸收液通入所述废气吸收设备，
其中，所述核壳结构藻球为权利要求1至5任一所述的方法制备的核壳结构藻球，或权利要求6至7任一所述的核壳结构藻球。
11.根据权利要求10所述废气废水处理装置，其特征在于，所述废气吸收设备为吸收塔或旋转泡沫洗涤设备。
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- 2022-08-17 CN CN202210986169.3A patent/CN115445576B/zh active Active
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|---|---|
| CN115445576B (zh) | 2023-11-24 |
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