申请日2014.07.12
公开(公告)日2014.10.08
IPC分类号C02F3/34; C04B41/50
摘要
本发明公开了一种磁性气泡石载体的制备方法及其在污水处理中的应用，磁性气泡石载体的制备方法是：将FeCl2·4H2O与FeCl3·6H2O溶于蒸馏水中，经过一系列流程，最终制得固体为磁流体Fe3O4纳米颗粒;将制得的gFe3O4纳米颗粒溶于正己烷中，再把气泡石放入混合液中，让气泡石与溶液充分混合，经过一系列流程，最后把气泡石放入真空干燥箱中，40℃下干燥2h，再用氮气马弗炉分别在200℃和450℃下烧结1h，制得磁性气泡石载体。制得磁性气泡石载体用于污水处理，磁性载体所在系统的DO平均浓度比非磁性的高2.15mg/l。磁性气泡石比非磁性气泡石对COD、NH4+-N、T-N、T-P的平均去除率分别高出10%、10%、6%和11.16%。磁性气泡石具有较强的吸附能力和降解能力，可以促进微生物对水中污染物的降解。
权利要求书
1.一种磁性气泡石载体的制备方法，该方法包括以下步骤：
(一)、磁流体制备：将FeCl2·4H2O与FeCl3·6H2O溶于蒸馏水中，摩尔 比FeCl2·4H2O：FeCl3·6H2O=1:1.75，搅拌并水浴加热，加热至60℃时，向混 合液中加入120ml浓度为30%的NH3·H2O，恒温30min，将所得产物用蒸馏 水和无水乙醇洗涤至pH=7，洗涤后，将所得的固体物质滤出，再加入蒸馏水 搅拌溶解，同时并水浴加热升温，当温度升至80℃时，加入表面活性剂油酸， 恒温30min;用蒸馏水洗涤所得产物，洗涤至pH=7，目的是去除多余的表面 活性剂，然后放入干燥箱中真空干燥6h，所得固体为磁流体Fe3O4纳米颗粒;
(二)、磁性气泡石载体的制备：将制得的磁流体Fe3O4纳米颗粒溶于正 己烷中，再把气泡石放入混合液中，让气泡石与溶液充分混合，将气泡石和 溶液放在真空干燥箱中，40℃下负压浸渍30min;然后将气泡石从混合液中取 出，放在去离子水中超声洗涤15min;最后，把气泡石放入真空干燥箱中，40℃ 下干燥2h，再用氮气马弗炉分别在200℃和450℃下烧结1h，制得磁性气泡 石载体。
2.一种权利要求1所述的磁性气泡石载体在污水处理中的应用。
说明书
磁性气泡石载体的制备方法及其在污水处理中的应用
技术领域
本发明涉及一种磁性气泡石载体的制备方法及其在污水处理中的应用。气泡石也称“浮岩”。
背景技术
生物膜法是一种区别于活性污泥法的高效水处理工艺，可使微生物固着生长在固体载体表面并随着废水流入，微生物不断生长繁殖，从而分解污染物质。由于生物膜法对废水水质和水量的变动具有较强的适应能力以及产泥量少等优点，在废水处理中已得到广泛应用。而载体是该工艺的核心部分，无论是好氧、兼氧还是厌氧过程，载体都发挥着重要的作用。因此，怎样把载体改变成性质优良的优质载体，不仅对废水的处理效率有着直接的影响，而且对整个污水处理的工艺流程来说也起到了至关重要的作用。目前，广泛研究和应用的生物膜载体材料大致可以分为两类，即无机类载体和有机类载体。无机类载体，大部分为粒状载体，如石英砂、玻璃粒料、矿渣、活性炭、陶粒等，具有机械强度大、生物相容性好、不易被微生物分解、耐酸碱、成本低、寿命长等特性，因而是一类重要的载体材料。无机载体大多具有多孔结构，在与微生物接触时利用吸附作用和电荷效应将微生物固定。无机载体内部有较大的孔隙度，可以容纳不断增殖的微生物，使得载体内细胞浓度增大。有机类载体主要可分为两大类：一类是化学合成高分子材料，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯纤维、聚氨脂泡沫等聚合物塑料;另一类是天 然高分子材料，此类材料一般对生物无毒性、传质性能好，但机械强度较低，易被微生物分解，寿命短。常见的此类载体有琼脂、角叉莱胶、海藻酸纳等。
优良载体具有以下特性：载体具有良好的生物相容性，适中的粒度及孔径结构，可以耦联足够的生物分子;载体的作用仅是使生物分子固定化，对生物分子而言载体应是惰性的;载体应具有足够的机械强度，以保证载体的使用寿命和稳定性;载体的表面应具有化学活性基团，这些基团可以直接或经过较为温和的化学方法后与生物分子耦联;载体的价格便宜，操作制备简单。
现行的生物膜法具有如下缺点：
1、需要较多的填料和填料的支撑结构，基本建设投资较高;
2、出水常带有较大、且易沉淀的生物膜片，也带有许多非常细小的生物碎片，这些生物碎片由于缺乏类似活性污泥的那种生物絮凝能力，故出水较混浊;
3、虽然动力消耗较活性污泥法要小，但运行起来的动力消耗成本也是非常高的。
发明内容
本发明提供一种磁性气泡石载体的制备方法。
本发明还提供一种磁性气泡石载体在污水处理中的应用
本发明的目的是解决污水处理中溶解氧转化率低，能耗大的问题;载体挂膜速率低、生物膜易脱落问题;剩余污泥产量低的情况下，除磷效率差的问题。
本发明之磁性气泡石载体的制备方法包括以下步骤：
(一)、磁流体制备：将FeCl2·4H2O与FeCl3·6H2O溶于蒸馏水中，摩尔 比FeCl2·4H2O：FeCl3·6H2O=1:1.75，搅拌并水浴加热，加热至60℃时，向混合液中加入120ml浓度为30%的NH3·H2O，恒温30min。将所得产物用蒸馏水和无水乙醇洗涤至pH=7，洗涤后，将所得的固体物质滤出，再加入蒸馏水搅拌溶解，同时并水浴加热升温，当温度升至80℃时，加入表面活性剂油酸，恒温30min;用蒸馏水洗涤所得产物，洗涤至pH=7，目的是去除多余的表面活性剂，然后放入干燥箱中真空干燥6h，所得固体为磁流体Fe3O4纳米颗粒;
(二)、磁性气泡石载体的制备：将制得的磁流体Fe3O4纳米颗粒溶于正己烷中，再把气泡石放入混合液中，让气泡石与溶液充分混合，将气泡石和溶液放在真空干燥箱中，40℃下负压浸渍30min;然后将气泡石从混合液中取出，放在去离子水中超声洗涤15min;最后，把气泡石放入真空干燥箱中，40℃下干燥2h，再用氮气马弗炉分别在200℃和450℃下烧结1h，磁性气泡石载体制作完成。在制作磁性气泡石的过程中，利用真空干燥性和氮气马弗炉是为了避免实验过程中二价铁氧化成三价铁。
本发明制备的磁性气泡石载体可以应用于污水处理。
本发明的有益效果：
本发明的改性生物膜载体，现有生物膜法的缺点。首先，磁性气泡石载体是圆柱形的固体载体，在污水处理过程中无需支撑结构;第二，在污水处理过程中，磁性气泡石因具有磁性，其表面附着生长的生物膜粘附性好，在水处理时不会产生生物膜碎片而影响水处理效果;第三，磁场可以提高微生物的传质速率和生长速率，而且磁场还可以诱导微生物的酶活性，促进微生物酶合成，同时能够促进微生物的新陈代谢;第四，磁场效应可以提高污水处理效率，对于总氮、总磷、氨氮和COD的去除率都有明显的改善;最后，磁性气泡石能增大水中的溶解氧浓度，减少曝气量，从而降低污水处理技术的 运行成本，为水中的微生物提供有利的生活条件，使污水达到理想的处理效果。