公布日：2023.11.21
申请日：2023.09.04
分类号：C04B26/28(2006.01)I;C04B38/02(2006.01)I;C02F3/10(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C08F220/18(2006.01)I;C08F220/20(2006.01)I;C04B111/74(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种污水处理用陶瓷填料的制备方法，其包括如下步骤：S1、将河道底泥、生活污泥、发泡剂、粘合剂和水共混烘烤，冷却后，粉碎并过筛，得到粗料；S2、将所述粗料球磨造粒，得到前驱体；S3、将所述前驱体梯度加热至100-120℃，恒温，冷却，得到所述污水处理用陶瓷填料；其中，所述粘合剂采用的成分，包括改性壳聚糖、改性聚丙烯酸酯和羟基化高岭土；所述改性壳聚糖为壳聚糖与半胱氨酸反应所得产物；所述改性聚丙烯酸酯为丙烯酸异冰片酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟丙酯和没食子酸反应所得产物。本发明可以制备形貌较为理想的多孔陶瓷填料结构，有利于菌群的附着、代谢和再生，从而实现高效、持续处理污水中的废物。
权利要求书
1.一种污水处理用陶瓷填料的制备方法，其特征在于，所述污水处理用陶瓷填料的制备方法包括如下步骤：S1、将河道底泥、生活污泥、发泡剂、粘合剂和水共混烘烤，冷却后，粉碎并过筛，得到粗料；S2、将所述粗料球磨造粒，得到前驱体；S3、将所述前驱体梯度加热至100-120℃，恒温，冷却，得到所述污水处理用陶瓷填料；其中，所述粘合剂采用的成分，包括改性壳聚糖、改性聚丙烯酸酯和羟基化高岭土；所述改性壳聚糖为壳聚糖与半胱氨酸反应所得产物；所述改性聚丙烯酸酯为丙烯酸异冰片酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟丙酯和没食子酸反应所得产物。
2.根据权利要求1所述污水处理用陶瓷填料的制备方法，其特征在于，所述改性聚丙烯酸酯的制备方法包括如下步骤：M1、将丙烯酸异冰片酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟丙酯加入溶剂中，搅拌后加入引发剂，在惰性气体下加热反应，纯化后得到中间产物；M2、将所述中间产物、催化剂、没食子酸加入溶剂中，搅拌反应后，降温加入交联剂，继续反应后，经纯化得到所述改性聚丙烯酸酯。
3.根据权利要求1所述污水处理用陶瓷填料的制备方法，其特征在于，所述改性壳聚糖的制备方法为：L1、将壳聚糖溶解在醋酸的水溶液中，形成溶液；L2、加热所述溶液，然后逐渐加入半胱氨酸，反应6-10h，然后除去溶剂和残留原料，干燥得到所述改性壳聚糖。
4.根据权利要求1所述污水处理用陶瓷填料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述梯度加热方法为：先将所述前驱体加热到60-80℃，恒温1-2h；然后再加热至100-120℃，恒温1-2h。
5.根据权利要求1所述污水处理用陶瓷填料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述河道底泥和生活污泥的质量份数为：河道底泥40-50份、生活污泥50-60份。
6.根据权利要求1所述污水处理用陶瓷填料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述发泡剂为粗料的3-10wt%；所述粘合剂为粗料的3-10wt%；所述改性壳聚糖为发泡剂的50-70wt%。
7.根据权利要求1所述污水处理用陶瓷填料的制备方法，其特征在于，所述发泡剂为碳酸氢钠。
8.权利要求1-7任一项所述污水处理用陶瓷填料的制备方法所制备出来的污水处理用陶瓷填料在污水处理方面的应用。
9.根据权利要求8所述污水处理用陶瓷填料的制备方法所制备出来的污水处理用陶瓷填料在污水处理方面的应用，其特征在于，所述污水处理用陶瓷填料的制备方法所制备出来的污水处理用陶瓷填料在污水处理方面的应用，包括如下步骤：C1、将废水pH调节至6-9，温度调节至15-35℃；C2、将所述污水处理用陶瓷填料投入废水中，好氧或厌氧处理7-10天；C3、测试所述废水的指标。
10.根据权利要求9所述污水处理用陶瓷填料的制备方法所制备出来的污水处理用陶瓷填料在污水处理方面的应用，其特征在于，所述污水处理用陶瓷填料为废水的10-30wt%。
发明内容
基于此，本发明开发了一种污水处理用陶瓷填料的制备方法，其采用的基料为常见泥土和污泥，配合特殊的粘合剂和发泡剂，经热处理后可以形成形貌较为理想的多孔陶瓷填料结构，有利于菌群的附着、代谢和再生，从而能高效、持续处理污水中的废物。
本发明的一个目的在于，提供一种污水处理用陶瓷填料的制备方法，其包括如下步骤：S1、将河道底泥、生活污泥、发泡剂、粘合剂和水共混烘烤，冷却后，粉碎并过筛，得到粗料；S2、将所述粗料球磨造粒，得到前驱体；S3、将所述前驱体梯度加热至100-120℃，恒温，冷却，得到所述污水处理用陶瓷填料；其中，所述粘合剂采用的成分，包括改性壳聚糖、改性聚丙烯酸酯和羟基化高岭土；所述改性壳聚糖为壳聚糖与半胱氨酸反应所得产物；所述改性聚丙烯酸酯为丙烯酸异冰片酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟丙酯和没食子酸反应所得产物。
进一步地，所述改性聚丙烯酸酯的制备方法包括如下步骤：M1、将丙烯酸异冰片酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟丙酯加入溶剂中，搅拌后加入引发剂，在惰性气体下加热反应，纯化后得到中间产物；M2、将所述中间产物、催化剂、没食子酸加入溶剂中，搅拌反应后，降温加入交联剂，继续反应后，经纯化得到所述改性聚丙烯酸酯。
进一步地，所述改性壳聚糖的制备方法为：L1、将壳聚糖溶解在醋酸的水溶液中，形成溶液；L2、加热所述溶液，然后逐渐加入半胱氨酸，反应6-10h，然后除去溶剂和残留原料，干燥得到所述改性壳聚糖。
进一步地，步骤S3中，所述梯度加热方法为：先将所述前驱体加热到60-80℃，恒温1-2h；然后再加热至100-120℃，恒温1-2h。
进一步地，步骤S1中，所述河道底泥和生活污泥的质量份数为：河道底泥40-50份、生活污泥50-60份。
进一步地，步骤S1中，所述发泡剂为粗料的3-5wt%；所述粘合剂为粗料的3-5wt%。
进一步地，步骤S1中，所述改性壳聚糖为发泡剂的50-70wt%。
进一步地，所述发泡剂为碳酸氢钠。
本发明的另一个目的在于提供上述污水处理用陶瓷填料的制备方法所制备出来的污水处理用陶瓷填料在污水处理方面的应用。
进一步地，所述污水处理用陶瓷填料的制备方法所制备出来的污水处理用陶瓷填料在污水处理方面的应用，包括如下步骤：C1、将废水pH调节至6-9，温度调节至15-35℃；C2、将所述污水处理用陶瓷填料投入废水中，好氧或厌氧处理7-10天；C3、测试所述废水的指标。
进一步地，所述污水处理用陶瓷填料为废水的10-30wt%。
本发明具有以下有益效果：本发明公开的污水处理用陶瓷填料的制备方法，其粘合剂为改性壳聚糖、改性聚丙烯酸酯和羟基化高岭土的组合物，所述改性壳聚糖为壳聚糖与半胱氨酸反应所得产物，所述改性聚丙烯酸酯中引入了没食子酸支链。一方面，改性壳聚糖上含有氨基和巯基，改性聚丙烯酸酯具有大量酚羟基等活性官能团，这些强极性基团可以更好地吸附发泡剂粒子，使其相对稳定地吸附于粘合剂上，也增加了污染物的吸附位点；另一方面，壳聚糖本身作为一种高聚物结构，与改性聚丙烯酸酯等成分复配后，更易于在基材中形成三维网状结构，使得发泡剂可以随聚合物链段分散到基材的各个部分，同时，羟基化高岭土的加入促进了固体颗粒的分散效果，从而在发泡过程中，形成更加均匀、致密且粒径较小的孔隙，有利于陶瓷填料持久、稳定、高效处理污水。
（发明人：吴卓霖;赖伟青;李学武;雷路贵）