申请日2018.03.14
公开(公告)日2018.07.31
IPC分类号B01D39/14; C02F1/40
摘要
本发明属于污水处理的技术领域，提供了一种低成本污水油污过滤板及制备方法。该方法先采用发泡工艺制备混凝土层，然后将玻璃纤维加入二氧化硅凝胶液中，并涂敷于发泡混凝土层的表面制得气凝胶层，进一步将高强聚合物纤维纺织层粘结在气凝胶层上，制得污水过滤板。与传统方法相比，本发明的制备的低成本污水油污过滤板的高强聚合物纤维纺织层具有良好的韧性，可有效保护过滤板不被污水冲击损坏，利用二氧化硅气凝胶形成特殊的微孔，可有效过滤污水中的油污、微颗粒物和细菌颗粒等污染物，过滤性能达到超滤膜的过滤功能，同时以发泡混凝土层作为支撑层，有效延长过滤板的使用寿命，并降低了成本，可广泛用于污水处理领域。
权利要求书
1.一种低成本污水油污过滤板的制备方法，其特征在于，先采用发泡工艺制备混凝土层，然后将玻璃纤维加入二氧化硅凝胶液中，并涂敷于发泡混凝土层的表面制得气凝胶层，进一步将高强聚合物纤维纺织层粘结在气凝胶层上，制得污水过滤板，制备的具体步骤如下：
(1)将发泡剂高速搅拌起泡,与混凝土浆均匀混合，然后浇入模具成型，热养护10~12h，制得发泡混凝土层;其中：发泡剂4~8重量份、混凝土浆92~96重量份;
(2)将玻璃纤维加入二氧化硅凝胶液中，搅拌均匀，涂敷于步骤(1)制得的发泡混凝土层的表面，使凝胶液部分渗入发泡混凝土层中，然后在80~90℃下预干燥30~50min，使凝胶液成膜，制得气凝胶层;其中：玻璃纤维15~25重量份、二氧化硅凝胶液75~85重量份;
(3)在步骤(2)制得的气凝胶层的表面喷涂质量浓度为20~30%的钙盐溶液作为粘接层，然后将高强聚合物纤维纺织层粘结在气凝胶层上，在100~120℃下进一步干燥20~35min，即可制得低成本污水油污过滤板。
2.根据权利要求1所述一种低成本污水油污过滤板的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述发泡剂为十二烷基硫酸钠/聚乙二醇复配发泡剂、十二烷基硫酸钠/皂素溶液复配发泡剂、糖基聚氧乙烯醚、α-烯烃磺酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求1所述一种低成本污水 油污过滤板的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，氧化钠含量不高于0.5%。
4.根据权利要求1所述一种低成本污水油污过滤板的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述二氧化硅凝胶液的固含量为30~40%m。
5.根据权利要求1所述一种低成本污水油污过滤板的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述钙盐为氯化钙、硫酸氢钙、硝酸钙、溴化钙、碳酸氢钙中的至少一种。
6.根据权利要求1所述一种低成本污水油污过滤板的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述聚合物纤维为聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维中的至少一种。
7.权利要求1~6任一项所述制备方法制备得到的低成本污水油污过滤板，其特征在于：所述污水过滤板包括支撑层、过滤层、正面进水层。
8.根据权利要求7所述一种低成本污水油污过滤板，其特征在于：所述支撑层为发泡混凝土层，厚度为5~20mm。
9.根据权利要求7所述一种低成本污水油污过滤板，其特征在于：所述过滤层为气凝胶层，厚度为1~3mm。
10.根据权利要求7所述一种低成本污水油污过滤板，其特征在于：所述正面进水层为高强聚合物纤维纺织层，厚度为0.5~2mm。
说明书
一种低成本污水油污过滤板及制备方法
技术领域
本发明属于污水处理的技术领域，提供了一种低成本污水油污过滤板及制备方法。
背景技术
目前，水污染的问题日益严重，不仅生活垃圾污染水源、湖泊水质富营养化等问题相当严峻，而且因工业生产、海洋运输等，造成河道、湖泊、海洋等油污污染日益严重。特别是石油污染事件发生后，石油漂浮在海面上，迅速扩散形成油膜，可通过扩散、蒸发、溶解、乳化、光降解以及生物降解和吸收等进行迁移、转化。油类可沾附在鱼鳃上，使鱼窒息，抑制水鸟产卵和孵化。油膜形成可阻碍水体的复氧作用，影响海洋浮游生物生长，破坏海洋生态平衡。
目前对湖泊、海水的油污污染治理主要采用吸附、喷洒化学药剂处理。但现有吸附技术只能粗放地回收部分油污，并不能彻底清洁水面;喷洒化学消油剂，通过化学反应，促进油污的分解或沉降，形成能消散于水中的微小球状物，但利用化学试剂的弊端在于可能引起二次污染，破坏水生态。采用微生物分解油污来治理水体的油污污染，但由于微生物分解缓慢，效过并不明显，而且由于微生物分解产生的中间体多为有害物质，会对水体生物造成影响。
因此，过滤法因其简单而高效，成为一种常用的污水处理技术，目前常用的过滤技术主要为膜过滤，以压力为推动力的膜分离技术又称为膜过滤技术，它是深度水处理的一种高级手段，根据膜选择性的不同，可分为反渗透、纳滤、超滤和微滤等。研究更加高效而低成本的污水处理膜过滤技术是环保行业的重要课题，越来越受到人们重视。
目前国内外在污水处理过滤技术，尤其是污水过滤膜等过滤材料方面已取得了一定成效。其中王天赋等人发明了一种气凝胶碳纤维复合过滤膜的制备方法(中国发明专利申请号201611049884.5)，将气凝胶溶于溶剂中，添加分散剂，然后将0.1mm碳纤维溶入溶液中，搅拌均匀;加入胶黏剂，搅拌均匀后涂布于基膜上，获得气凝胶碳纤维复合材料过滤膜;该方法工艺简单，制备的气凝胶过滤膜既具备气凝胶的低密度、高比表面积和高孔隙率特点，同时又具备碳纤维物理特性，吸附效果好，柔软不易断裂。另外，仇颖莹等人发明了一种抗污染复合过滤膜的制备方法(中国发明专利申请号201610469765.9)，针对目前为减少膜污染所采取的方法工艺复杂，表面涂覆易脱落，难以得到均匀的改性膜，同时采油污水处理的过滤膜制备工艺复杂，因此成本相对较高，且不易再生的问题，本发明通过膨胀石墨高温活化，再将其与脂肪酸聚氧乙烯酯混合进行表面改性，改善膜的亲水性，随后通过与聚乙二醇、大豆分离蛋白及羧乙基纤维素钠混合，在二氧化钛催化下，以阿魏酸为交联剂，在筛选菌种的作用下，进行内部结构改性，同时包裹酶分解污染物，增加抗污染性，最后通过电子改性增加过滤膜的机械强度，从而制备得结构均匀，不易脱落，机械强度高的抗污染复合过滤膜。
可见，现有技术中的污水处理过滤膜、过滤板等用于污水净化时，存在成本高，使用寿命短，容易堵塞，水通量较小，难以适应大量过滤污水等缺点。
发明内容
针对这种情况，我们提出一种低成本污水油污过滤板及制备方法，主要是采用发泡工艺制备混凝土层，然后将复合有玻璃纤维的二氧化硅凝胶液涂敷在发泡混凝土表面，使凝胶液部分渗入发泡混凝土层，预干燥使凝胶液成膜，然后喷涂钙盐溶液，将高强聚合物纤维纺织层粘结在凝胶层上，进一步干燥得到污水过滤板。此方法制得的过滤板强度高，韧性好，使用寿命长，成本低，且可达到超滤膜的过滤效果。
为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：
一种低成本污水油污过滤板的制备方法，先采用发泡工艺制备混凝土层，然后将玻璃纤维加入二氧化硅凝胶液中，并涂敷于发泡混凝土层的表面制得气凝胶层，进一步将高强聚合物纤维纺织层粘结在气凝胶层上，制得污水过滤板，制备的具体步骤如下：
(1)将发泡剂高速搅拌起泡,与混凝土浆均匀混合，然后浇入模具成型，热养护10~12h，制得发泡混凝土层;其中：发泡剂4~8重量份、混凝土浆92~96重量份;
(2)将玻璃纤维加入二氧化硅凝胶液中，搅拌均匀，涂敷于步骤(1)制得的发泡混凝土层的表面，使凝胶液部分渗入发泡混凝土层中，然后在80~90℃下预干燥30~50min，使凝胶液成膜，制得气凝胶层;其中：玻璃纤维15~25重量份、二氧化硅凝胶液75~85重量份;
(3)在步骤(2)制得的气凝胶层的表面喷涂质量浓度为20~30%的钙盐溶液作为粘接层，然后将高强聚合物纤维纺织层粘结在气凝胶层上，在100~120℃下进一步干燥20~35min，即可制得低成本污水油污过滤板。
所述混凝土浆选用常规的发泡混凝土浆料，其由水泥、水、粉煤灰、骨料、外加剂配制而成。如将30重量份的水泥、35重量份的水、10重量份的粉煤灰、15重量份的细砂骨料、1重量份的丙烯酸酯可再分散胶粉配制而成。还可根据要求增加其它的成分如短切纤维、有机高分子聚合物等。
优选的，步骤(1)所述发泡剂为十二烷基硫酸钠/聚乙二醇复配发泡剂、十二烷基硫酸钠/皂素溶液复配发泡剂、糖基聚氧乙烯醚、α-烯烃磺酸钠中的至少一种。
优选的，步骤(2)所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，氧化钠含量不高于0.5%。
优选的，步骤(2)所述二氧化硅凝胶液的固含量为30~40%。
优选的，步骤(3)所述钙盐为氯化钙、硫酸氢钙、硝酸钙、溴化钙、碳酸氢钙中的至少一种。
优选的，步骤(3)所述聚合物纤维为聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维中的至少一种。
本发明还提供一种上述制备方法制备得到的低成本污水油污过滤板。
优选的，所述污水过滤板包括支撑层、过滤层、正面进水层。
优选的，所述支撑层为发泡混凝土层，厚度为5~20mm。
优选的，所述过滤层为气凝胶层，厚度为1~3mm。
优选的，所述正面进水层为高强聚合物纤维纺织层，厚度为0.5~2mm。
该方法先采用发泡工艺制备混凝土层，然后将玻璃纤维加入二氧化硅凝胶液中，并涂敷于发泡混凝土层的表面制得气凝胶层，进一步将高强聚合物纤维纺织层粘结在气凝胶层上，制得污水过滤板。与传统方法相比，本发明的制备的低成本污水油污过滤板的高强聚合物纤维纺织层具有良好的韧性，可有效保护过滤板不被污水冲击损坏，利用二氧化硅气凝胶形成特殊的微孔，可有效过滤污水中的油污、微颗粒物和细菌颗粒等污染物，过滤性能达到超滤膜的过滤功能，同时以发泡混凝土层作为支撑层，有效延长过滤板的使用寿命，并降低了成本，可广泛用于污水处理领域。
本发明提供了一种低成本污水油污过滤板及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明制备的低成本污水油污过滤板，过滤性能达到超滤膜的过滤功能，可广泛用于油污严重污染的污水处理领域。
2.本发明的制备中以高强聚合物纤维纺织层作为正面进水层，具有良好的韧性，可有效保护过滤板不被污水冲击损坏，提高了耐久性能。
3.本发明制备的过滤板利用二氧化硅气凝胶形成特殊的微孔，可有效过滤污水中的油污、微颗粒物和细菌颗粒等污染物。
4.本发明的制备的过滤板以发泡混凝土层作为支撑层，有效延长过滤板的使用寿命，并降低了成本。