[發明專利]一種磁致改性陶粒填料及制備方法和在廢水處理中應用

有效

• 申請號: 201110207150.6
• 申請日: 2011-07-25
• 公開（公告）號: CN102351306A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 任洪強;李秋成;張濤;丁麗麗;許柯;任鑫坤
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C02F3/10
• 分類號: C02F3/10
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明涉及一種改性陶粒填料及其制備方法和用途，具體的說是一種磁致改性陶粒填料及制備方法和在廢水處理中應用。

背景技術

近年來，隨著我國經濟快速發展，發達國家近百年發展歷程中出現的環境問題在我國驟現，尤其是各種工業廢水的大量排放嚴重影響了我國的水體環境。工業廢水污染來源多，排放量大，并且排放的濃度千變萬化。目前，我國的工業廢水排放量已經遠遠超過了環境所能承受的能力，如果不加強對工業廢水處理技術的理論研究與技術應用，我國的環境保護形勢將更加嚴峻。

目前，生物膜技術處理工業廢水是國內外研究的熱點技術。該技術利用微生物在固體表面的附著生長對廢水進行生物處理，其中填料的材質、填料表面粗糙度、比表面積大小等因素直接影響廢水處理的效率和運行的可行性,填料材質尤為關鍵，對廢水處理過程的效率、穩定性等有直接的影響。

陶粒是由粉煤灰、黏土、頁巖、煤矸石或生物污泥等為主要原料，經過加工成球、燒結燒脹而成的人造材料。陶粒具有優異的性能，如密度低、筒壓強度高、孔隙率高，軟化系數高、抗凍性良好、抗堿集料反應性優異等。特別由于陶粒密度小，內部多孔，形態、成分較均一，且具一定強度和堅固性，因而作為廢水生物處理填料得到廣泛應用。

磁致物理化學生物效應在國內外環境保護等領域獲得廣泛的重視，其利用高梯度磁分離技術處理各類廢水的研究成為熱點。磁致物理化學生物效應可提高水中微生物的生物活性、提高微生物對有機污染物的吸附和降解能力，顯著提高廢水的生物降解效率，改善目前廢水生物處理效率較低、處理設施占地面積大的狀況。

目前，使用磁粉的磁致物理化學生物效應改性陶粒填料處理廢水的研究和應用未見文獻報道和專利公開。

發明內容

1.發明要解決的技術問題

針對上述問題，本發明公開了一種磁致改性陶粒填料及制備方法和在廢水處理中應用，采用了一種比表面積較大,化學和熱穩定性好,具有較好的吸附性能,而且易于再生的陶粒，與磁粉共混，制備磁致改性陶粒填料，作為生物膜法處理廢水的填料，既可以利用陶粒的表面結構特性，又可以利用磁致物理化學生物效應，可以顯著提高廢水的生物降解效率。

2.技術方案

一種磁致改性陶粒填料，主要由作為基材的陶粒顆粒和基材內混合的磁粉、生物親和性物質以及分散劑組成，各組分的重量百分比如下：陶粒顆粒30～84%、磁粉10～30%、生物親和性物質1～10%、分散劑5～30%。作為基材的陶粒顆粒的主要制備原料為粉煤灰、黏土、頁巖或煤矸石中的一種，其粒徑在5～20㎜之間，BET比表面積在300～500m²/g之間。基材內混合磁粉為四氧化三鐵、三氧化二鐵、一氧化鐵中的一種或幾種的混合物；生物親和性物質為淀粉、殼聚糖、羥基磷灰石中的一種或幾種的混合物；所使用的分散劑為聚丙烯酰胺。

一種磁致改性陶粒填料的制備方法，其步驟為：

(1)?將陶粒經過1～2mol/L的鹽酸溶液中浸泡1～4h，然后在1～2mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡1～4h；

(2)?將磁粉、生物親和性物質、分散劑加入到步驟(1)處理過的陶粒中，攪拌10～30min，靜置1～2h，干燥脫水，溫度100～120℃，時間為4～8h；

(3)?將步驟(2)中混合的填料在150～200℃的溫度下混煉焙燒5～30min；

(4)?將步驟(3)中混煉焙燒后的填料在200～250℃的溫度下成型焙燒5～10?min，即得到磁致改性陶粒填料。

一種磁致改性陶粒填料在廢水處理中應用，其運行步驟為：

(1)將磁致改性陶粒填料裝入好氧反應器，填充比為35～50%；

(2)將廢水引入好氧反應器，停留時間為4～6h，容積負荷控制在0.5～2kgCOD/(m³·d)。

其中步驟(2)中采用穿孔曝氣管的曝氣方式，氣水比為5～15:1。

3.有益效果

????本發明提供了一種磁致改性陶粒填料及制備方法和在廢水處理中應用，本發明制備得到的磁致改性陶粒填料由于陶粒填料比表面積較大,化學和熱穩定性好,具有較好的吸附性能,而且易于再生的特點，結合磁粉的磁致物理化學生物效應，可以顯著提高廢水處理效率，同時可以節省廢水處理的費用，延長深度處理設備的使用壽命，易于大規模工業化應用。

具體實施方式

實施例1