[發明專利]磁性氣泡石載體的制備方法及其在污水處理中的應用

有效

• 申請號: 201410331265.X
• 申請日: 2014-07-12
• 公開（公告）號: CN104086221A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 林山杉;劉爽;王健;喬美嬌;吳敵
• 申請（專利權）人: 東北師范大學
• 主分類號: C04B41/50
• 分類號: C04B41/50;C02F3/34
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

技術領域

本發明涉及一種磁性氣泡石載體的制備方法及其在污水處理中的應用。氣泡石也稱“浮巖”。?

背景技術

生物膜法是一種區別于活性污泥法的高效水處理工藝，可使微生物固著生長在固體載體表面并隨著廢水流入，微生物不斷生長繁殖，從而分解污染物質。由于生物膜法對廢水水質和水量的變動具有較強的適應能力以及產泥量少等優點，在廢水處理中已得到廣泛應用。而載體是該工藝的核心部分，無論是好氧、兼氧還是厭氧過程，載體都發揮著重要的作用。因此，怎樣把載體改變成性質優良的優質載體，不僅對廢水的處理效率有著直接的影響，而且對整個污水處理的工藝流程來說也起到了至關重要的作用。目前，廣泛研究和應用的生物膜載體材料大致可以分為兩類，即無機類載體和有機類載體。無機類載體，大部分為粒狀載體，如石英砂、玻璃粒料、礦渣、活性炭、陶粒等，具有機械強度大、生物相容性好、不易被微生物分解、耐酸堿、成本低、壽命長等特性，因而是一類重要的載體材料。無機載體大多具有多孔結構，在與微生物接觸時利用吸附作用和電荷效應將微生物固定。無機載體內部有較大的孔隙度，可以容納不斷增殖的微生物，使得載體內細胞濃度增大。有機類載體主要可分為兩大類：一類是化學合成高分子材料，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯纖維、聚氨脂泡沫等聚合物塑料；另一類是天?然高分子材料，此類材料一般對生物無毒性、傳質性能好，但機械強度較低，易被微生物分解，壽命短。常見的此類載體有瓊脂、角叉萊膠、海藻酸納等。?

優良載體具有以下特性：載體具有良好的生物相容性，適中的粒度及孔徑結構，可以耦聯足夠的生物分子；載體的作用僅是使生物分子固定化，對生物分子而言載體應是惰性的；載體應具有足夠的機械強度，以保證載體的使用壽命和穩定性；載體的表面應具有化學活性基團，這些基團可以直接或經過較為溫和的化學方法后與生物分子耦聯；載體的價格便宜，操作制備簡單。?

現行的生物膜法具有如下缺點：?

1、需要較多的填料和填料的支撐結構，基本建設投資較高；?

2、出水常帶有較大、且易沉淀的生物膜片，也帶有許多非常細小的生物碎片，這些生物碎片由于缺乏類似活性污泥的那種生物絮凝能力，故出水較混濁；?

3、雖然動力消耗較活性污泥法要小，但運行起來的動力消耗成本也是非常高的。?

發明內容

本發明提供一種磁性氣泡石載體的制備方法。?

本發明還提供一種磁性氣泡石載體在污水處理中的應用?

本發明的目的是解決污水處理中溶解氧轉化率低，能耗大的問題；載體掛膜速率低、生物膜易脫落問題；剩余污泥產量低的情況下，除磷效率差的問題。?

本發明之磁性氣泡石載體的制備方法包括以下步驟：?

(一)、磁流體制備：將FeCl₂·4H₂O與FeCl₃·6H₂O溶于蒸餾水中，摩爾?比FeCl₂·4H₂O：FeCl₃·6H₂O＝1:1.75，攪拌并水浴加熱，加熱至60℃時，向混合液中加入120ml濃度為30％的NH₃·H₂O，恒溫30min。將所得產物用蒸餾水和無水乙醇洗滌至pH＝7，洗滌后，將所得的固體物質濾出，再加入蒸餾水攪拌溶解，同時并水浴加熱升溫，當溫度升至80℃時，加入表面活性劑油酸，恒溫30min；用蒸餾水洗滌所得產物，洗滌至pH＝7，目的是去除多余的表面活性劑，然后放入干燥箱中真空干燥6h，所得固體為磁流體Fe₃O₄納米顆粒；?

(二)、磁性氣泡石載體的制備：將制得的磁流體Fe₃O₄納米顆粒溶于正己烷中，再把氣泡石放入混合液中，讓氣泡石與溶液充分混合，將氣泡石和溶液放在真空干燥箱中，40℃下負壓浸漬30min；然后將氣泡石從混合液中取出，放在去離子水中超聲洗滌15min；最后，把氣泡石放入真空干燥箱中，40℃下干燥2h，再用氮氣馬弗爐分別在200℃和450℃下燒結1h，磁性氣泡石載體制作完成。在制作磁性氣泡石的過程中，利用真空干燥性和氮氣馬弗爐是為了避免實驗過程中二價鐵氧化成三價鐵。?

本發明制備的磁性氣泡石載體可以應用于污水處理。?

本發明的有益效果：?