申请日2021.09.15
公开日期2021.12.03
IPC分类C02F3/34
摘要
本发明公开了一种可降解污水处理用生物絮凝剂及其制备方法，涉及絮凝剂技术领域。本发明在制备可降解污水处理用生物絮凝剂时，将环糊精聚合物与巯基海泡石结合，再加入枯草芽孢杆菌制得生物絮凝剂；改善β‑环糊精易溶解在水中的特性的同时，将带有枯草芽孢杆菌的环糊精聚合物吸附到海泡石的上，进一步防止β‑环糊精溶解，海泡石还把枯草芽孢杆菌吸附层链状结构的孔隙中，使微孔减小进而增强絮凝剂吸附能力，吸附完成后还可以再次利用海泡石进行生物絮凝剂的制备，循环利用且无毒无害。
权利要求
1.一种可降解污水处理用生物絮凝剂，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分：10～20份环糊精聚合物，50～160份巯基海泡石，4～12份枯草芽孢杆菌。
2.根据权利要求1所述的一种可降解污水处理用生物絮凝剂，其特征在于，所述环糊精聚合物是环糊精与柠檬酸进行酯化交联聚合制得。
3.根据权利要求2所述的一种可降解污水处理用生物絮凝剂，其特征在于，所述巯基海泡石巯基乙酸与海泡石反应制得。
4.一种可降解污水处理用生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
(1)将预处理的海泡石与二甲基甲酰胺按质量比1：2.5混合置于烧瓶中，搅拌均匀后，加入海泡石质量5倍的巯基乙酸和海泡石质量0.025倍的硫酸氢钠，搅拌均匀后密封，在120℃下反应3h，再加入海泡石质量25倍的乙醇溶液，继续反应1h，过滤并用去离子水洗涤3～5次，最后在40℃下干燥24h并研磨过200目筛，制得巯基海泡石；
(2)将环糊精聚合物与环糊精聚合物0.4～0.6倍的枯草芽孢杆菌发酵滤饼分散在环糊精聚合物质量30倍的去离子水中，搅拌均匀，升温至80℃并加入环糊精聚合物质量0.05倍质量分数为98％的硫酸，反应30min后，加入环糊精聚合物质量5～8倍的巯基海泡石和环糊精聚合物质量0.03倍质量分数为98％的硫酸，调节温度至60℃，在800rpm下继续反应30min，过滤并用去离子水洗涤3～5次，在60℃烘箱中干燥12h，制得可降解污水处理用生物絮凝剂。
5.根据权利要求4所述的一种可降解污水处理用生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)中：预处理海泡石的过程为：将海泡石原矿粉在110℃下干燥2h，并过200目筛。
6.根据权利要求4所述的一种可降解污水处理用生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)中：乙醇溶液制备方法为：将无水乙醇与硫化钠胺质量比4：1混合均匀制得。
7.根据权利要求4所述的一种可降解污水处理用生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)中：环糊精聚合物的制备方法为：将β-环糊精与无水柠檬酸按质量比1：1混合置于干燥皿中，在60℃烘箱中干燥3h，再分散在β-环糊精质量40倍的去离子水中，搅拌均匀后置于145℃的烘箱中反应3～4h，并用去离子水洗涤3～5次，最后置于60℃烘箱中干燥24h，制得环糊精聚合物。
8.根据权利要求4所述的一种可降解污水处理用生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)中：枯草芽孢杆菌发酵滤饼制备方法为：将枯草芽孢杆菌种子培养液按5～10％的接种量，接种在液体培养基中，在30℃、200rpm下进行有氧发酵2～4天，发酵后过滤并用去离子水洗涤得枯草芽孢杆菌发酵滤饼。
说明书
一种可降解污水处理用生物絮凝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及絮凝剂技术领域，具体为一种可降解污水处理用生物絮凝剂及其制备方法。
背景技术
目前，软化水质的常用技术主要是反渗透除盐和投加絮凝剂软化技术两大类。其中，反渗透处理水工艺的要求高、耗能大、成本高，但绿色环保，无污染。因此，要实现规模化、自动化还需一定的努力。投加絮凝剂软化水质是最常用到的水处理工艺，其具有操作简单、处理时间短、处理成本低廉等优点，适宜大范围使用操作。现今使用的絮凝剂，从其来源及性质上可分为无机絮凝剂、人工合成高分子絮凝剂和天然生物高分子絮凝剂。无机絮凝剂主要有铁系(氯化铁、硫酸铁及其多聚物)和铝系(如氯化铝、硫酸铝及其多聚物)。铝盐具有毒性，会影响人类健康、如诱发老年痴呆症；铁盐会造成处理水中带颜色，如高浓度的铁也会对人类健康和生态环境产生不利影响。人工合成高分子絮凝剂，如聚丙烯酰胺衍生物、聚乙烯亚胺、聚乙烯嘧啶等，在自然界中不易被降解，易造成二次污染。
因此，研究生物絮凝剂对人类发展是非常有益的。但是单一的生物絮凝剂无法做到循环使用，且吸附后过滤困难会有部分溶解在水中，因此本申请研究制备一种吸附能力强、又能够多次利用的可降解污水处理用生物絮凝剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可降解污水处理用生物絮凝剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
一种可降解污水处理用生物絮凝剂，主要包括以下重量份数的原料组分：10～20份环糊精聚合物，50～160份巯基海泡石，4～12份枯草芽孢杆菌。
优选的，所述环糊精聚合物是环糊精与柠檬酸进行酯化交联聚合制得。
优选的，所述巯基海泡石巯基乙酸与海泡石反应制得。
优选的，所述一种可降解污水处理用生物絮凝剂的制备方法，包括以下具体步骤：
(1)将预处理的海泡石与二甲基甲酰胺按质量比1：2.5混合置于烧瓶中，搅拌均匀后，加入海泡石质量5倍的巯基乙酸和海泡石质量0.025倍的硫酸氢钠，搅拌均匀后密封，在120℃下反应3h，再加入海泡石质量25倍的乙醇溶液，继续反应1h，过滤并用去离子水洗涤3～5次，最后在40℃下干燥24h并研磨过200目筛，制得巯基海泡石；
(2)将环糊精聚合物与环糊精聚合物0.4～0.6倍的枯草芽孢杆菌发酵滤饼分散在环糊精聚合物质量30倍的去离子水中，搅拌均匀，升温至80℃并加入环糊精聚合物质量0.05倍质量分数为98％的硫酸，反应30min后，加入环糊精聚合物质量5～8倍的巯基海泡石和环糊精聚合物质量0.03倍质量分数为98％的硫酸，调节温度至60℃，在800rpm下继续反应30min，过滤并用去离子水洗涤3～5次，在60℃烘箱中干燥12h，制得可降解污水处理用生物絮凝剂。
优选的，上述步骤(1)中：预处理海泡石的过程为：将海泡石原矿粉在110℃下干燥2h，并过200目筛。
优选的，上述步骤(1)中：乙醇溶液制备方法为：将无水乙醇与硫化钠胺质量比4：1混合均匀制得。
优选的，上述步骤(2)中：环糊精聚合物的制备方法为：将β-环糊精与无水柠檬酸按质量比1：1混合置于干燥皿中，在60℃烘箱中干燥3h，再分散在β-环糊精质量40倍的去离子水中，搅拌均匀后置于145℃的烘箱中反应3～4h，并用去离子水洗涤3～5次，最后置于60℃烘箱中干燥24h，制得环糊精聚合物。
优选的，上述步骤(2)中：枯草芽孢杆菌发酵滤饼制备方法为：将枯草芽孢杆菌种子培养液按5～10％的接种量，接种在液体培养基中，在30℃、200rpm下进行有氧发酵2～4天，发酵后过滤并用去离子水洗涤得枯草芽孢杆菌发酵滤饼。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明在制备可降解污水处理用生物絮凝剂时，将环糊精聚合物与巯基海泡石结合，再加入枯草芽孢杆菌制得生物絮凝剂；环糊精聚合物是β-环糊精与柠檬酸进行酯化交联聚合制得，使得β-环糊精表面的大量羟基转变为羟基和羧基交替的活性基团，改善β-环糊精易溶解在水中的特性；将环糊精聚合物与枯草芽孢杆菌共混，再加入海泡石，枯草芽孢杆菌表面的脂肪酸与环糊精聚合物上的羟基缩合，且环糊精聚合物上的羧基与巯基海泡石上的巯基反应形成硫酯，将带有枯草芽孢杆菌的环糊精聚合物吸附到海泡石的上，进一步防止β-环糊精溶解的同时，海泡石还把枯草芽孢杆菌吸附层链状结构的孔隙中，使微孔减小进而增强絮凝剂吸附能力；环糊精聚合物与枯草芽孢杆菌都是可降解组分，吸附完成后借助硫酯可将其降解还可以再次利用海泡石进行生物絮凝剂的制备，循环利用且无毒无害。
（发明人：王瀚; 欧英敏; 高忠伟; 周安康; 邓海清）