公布日：2023.10.13
申请日：2023.08.01
分类号：C04B35/111(2006.01)I;C04B35/119(2006.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C04B41/83(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料的制备方法，步骤1，首先制造加工成长方体形多孔的陶瓷板片支撑体，步骤2，用切割机将陶瓷板片支撑体切割成为多个长方体且中空多孔的陶瓷填料；步骤3，将每个陶瓷填料一侧的部分孔或全部孔用陶瓷泥浆堵上，再高温烧结成形，制成半侧向壁流式陶瓷填料；步骤4，在半侧向壁流式陶瓷填料表面上涂敷纳米聚乙烯亚胺涂层液，制成聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料；其具有高亲水性，和活性污泥有很强的附着能力，可以高效地使细胞贴附，挂膜迅速并且不易脱落，不仅具有很强的脱碳和去除氨氮的能力，还具有较强的反硝化能力，真正具有同步硝化和反硝化的能力(SND)。
权利要求书
1.一种聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、首先制造加工成长方体形多孔的陶瓷板片支撑体，所述陶瓷板片支撑体制作方法包括如下的步骤：1）以平均粒径为0.2-50μm的三氧化二铝、碳化硅、氧化锆、堇青石作为支撑体龙骨的原料，其中三氧化二铝在支撑体龙骨的原料中的成分占88%以上，加入高温粘结剂，增韧剂和胶溶剂，再加入造孔剂和去离子水均匀混合；2）混合后放入真空练泥机中练泥，然后静止干燥放入成型机中的预制模具中，制成多孔的长方体坯体；3）将制成的长方体坯体放入微波干燥机中，干燥1-2h,干燥温度为50-70℃；4）干燥后，将长方体坯体在1300℃-1600℃的温度下烧制，得到平均粒径为10μm的陶瓷板片支撑体；步骤2、用切割机将陶瓷板片支撑体切割成为多个长方体且中空多孔的陶瓷填料；所述陶瓷板片支撑体的两侧都设有多个孔，所述陶瓷板片支撑体的底部开设有下方开口的多个中空槽孔；步骤3、将每个陶瓷填料一侧的部分孔或全部孔用陶瓷泥浆堵上，再高温烧结成形，制成半侧向壁流式陶瓷填料；步骤4、在半侧向壁流式陶瓷填料表面上涂敷纳米聚乙烯亚胺涂层液，制成聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料；具体步骤如下：（1）首先将制成的半侧向壁流式陶瓷填料表面清洗干净；（2）配置成含有聚乙烯亚胺的涂层液和改性用的碱性溶液；（3）然后采用浸润法将半侧向壁流式陶瓷填料浸入含有聚乙烯亚胺涂层液和改性用的碱性溶液中，借助毛细管吸力，将含有聚乙烯亚胺涂层液和改性用的碱性溶液配送至半侧向壁流式陶瓷填料膜孔及表面，然后浸润后提出，在微波加热设备中烘干后，获得聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料的制备方法，其特征在于，所述高温粘结剂选用纳米碳化钙。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料的制备方法，其特征在于，所述胶溶剂选用多聚磷酸钠。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料的制备方法，其特征在于，所述增韧剂选用Si3N4。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料的制备方法，其特征在于，所述造孔剂选用粉煤灰和堆肥灰的混合物。
6.根据权利要求1所述的聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料的制备方法，其特征在于，含有聚乙烯亚胺涂层液和改性用的碱性溶液中添加的碱性物质为碳酸氢钠，其所占的质量百分浓度为0.5wt%。
7.根据权利要求1所述的聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯亚酰胺分子量为600、1800、10000中的一种。
8.一种采用权利要求1-7任一项所述聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料的制备方法制成的聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料，其特征在于，包括：陶瓷填料本体、纳米聚乙烯亚胺涂层、孔、陶瓷泥浆堵料；所述陶瓷填料本体内部中空，且下方开口，所述陶瓷填料本体的两侧均匀设有多个孔，所述陶瓷填料本体的一侧的部分或全部孔用陶瓷泥浆堵料堵住。
9.根据权利要求8所述的聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料，其特征在于，所述陶瓷填料本体表面涂有聚乙烯亚胺涂层。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料的制备方法，具有高亲水性，和活性污泥有很强的附着能力，可以高效地使细胞贴附，挂膜迅速并且不易脱落，不仅具有很强的脱碳和去除氨氮的能力，还具有较强的反硝化能力，真正具有同步硝化和反硝化的能力(SND)。此外，还具有清洗简单方便，成本低廉，可回收率的特点。
为实现上述目的，本发明提供了一种技术方案：一种聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、首先制造加工成长方体形多孔的陶瓷板片支撑体，
所述陶瓷板片支撑体制作方法包括如下的步骤：
1）以平均粒径为0.2-50μm、质量百分浓度为92~96wt%的三氧化二铝、碳化硅、氧化锆、堇青石作为支撑体龙骨的原料，加入1-3wt%的高温粘结剂，1.5wt%增韧剂和1wt%胶溶剂，再加入2wt%造孔剂和20wt%去离子水均匀混合；
2）混合后放入真空练泥机中练泥，然后静止干燥放入成型机中的预制模具中，制成多孔的长方体坯体；
3）将制成的长方体坯体放入微波干燥机中，干燥1-2h,干燥温度为50-70℃；
4）干燥后，将长方体坯体在1300℃-1600℃的温度下烧制，得到平均粒径为10μm的陶瓷板片支撑体；
步骤2、用切割机将陶瓷板片支撑体切割成为多个长方体且中空多孔的陶瓷填料；
步骤3、将每个陶瓷填料一侧的部分孔或全部孔用陶瓷泥浆堵上，再高温烧结成形，制成半侧向壁流式陶瓷填料；
步骤4、在半侧向壁流式陶瓷填料表面上涂敷纳米聚乙烯亚胺涂层液，制成聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料；
具体步骤如下：
（1）首先将制成的半侧向壁流式陶瓷填料表面清洗干净；
（2）配置成含有聚乙烯亚胺的涂层液和改性用的碱性溶液；
（3）然后采用浸润法将半侧向壁流式陶瓷填料浸入含有聚乙烯亚胺涂层液和改性用的碱性溶液中，借助毛细管吸力，将含有聚乙烯亚胺涂层液和改性的碱性溶液配送至半侧向壁流式陶瓷填料膜孔及表面，然后浸润后提出，在微波加热设备中烘干后，获得聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料。
进一步优选的，所述高温粘结剂选用纳米碳化钙。
进一步优选的，所述胶溶剂选用多聚磷酸钠。
进一步优选的，所述增韧剂选用Si3N4。
进一步优选的，所述造孔剂选用粉煤灰和堆肥灰的混合物。
进一步优选的，含有聚乙烯亚胺涂层液和改性用的碱性溶液中添加的碱性物质为碳酸氢钠，其所占的质量百分浓度为0.5wt%。
进一步优选的，所述聚乙烯亚酰胺涂层液选用分子量1800的聚乙烯亚酰胺。
进一步优选的，所述陶瓷板片支撑体的两侧都设有多个孔，所述陶瓷板片支撑体的底部开设有下方开口的多个中空槽孔。
一种采用上述聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料的制备方法制成的聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料，包括：陶瓷填料本体、纳米聚乙烯亚胺涂层、孔、陶瓷泥浆堵料；所述陶瓷填料本体内部中空，且下方开口，所述陶瓷填料本体的两侧均匀设有多个孔，所述陶瓷填料本体的一侧的部分或全部孔用陶瓷泥浆堵料堵住。
进一步优选的，所述孔为矩形开孔。
进一步优选的，所述陶瓷填料本体表面涂有聚乙烯亚胺涂层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料，内部中空，下方开口，两侧均匀设有矩形开孔，其中一侧的部分或全部孔用陶瓷泥浆堵料堵住，且表面都涂有聚乙烯亚胺涂层，采用这样的结构设计，由于部分或全部孔洞不能被废水穿过，只能通过另一侧侧壁流出，污水中的悬浮污泥在这些孔洞积累，容易形成缺氧环境，有利于反硝化的进行，不仅具有很强的脱碳和去除氨氮的能力，还具有较强的反硝化能力，真正具有同步硝化和反硝化的能力(SND)。
2、本发明配置成含有聚乙烯亚胺和改性用的碱性溶液，由于聚乙烯亚胺含有大量碱性氨基官能团，与陶瓷表面存在强相互作用，采用浸润法借助毛细管力来对半侧向壁流式陶瓷填料进行表面改性，得到聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料，其成品的平均粒径为10μm，抗折强度为30-70MPa，耐碱性≥99.6%，耐酸性≥98.6%，经过实际测试，经过聚乙烯亚胺改性后的陶瓷板片初始接触角只有20°，水滴接触角在2.2s以内即减小为0°，而没有经过改性的陶瓷板片的亲水性靠表面的大量羟基基团，初始水滴接触角约为35°，水滴快速渗入材料孔内，在3.3s内减小到0。数据说明聚乙烯亚胺改性的陶瓷板片的亲水性更强。这是由于聚乙烯亚胺是一种聚阳离子型聚合物，含有大量的阳离子伯胺、仲胺和叔胺，在水中带正电可以吸附阴离子物质，同时对质子有很强的亲和力，因为在其大分子链上有大量的氨基氮原子易于被质子化，与带负电的颗粒之间的静电相互作用力强，因此聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料具有高亲水性，在pH6-8之间时候，聚乙烯亚胺带有很强的正电荷。正常条件下，活性污泥在中性或者偏碱性的条件下，活性污泥中的细胞带负电荷，因此高亲水性和强的正电荷属性使由聚乙烯亚胺修饰后的陶瓷板片有很强的细胞贴附能力。
3、本发明的聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料具有高亲水性，和活性污泥有很强的附着能力，可以高效地使细胞贴附，挂膜迅速并且不易脱落，不仅具有很强的脱碳和去除氨氮的能力，还具有较强的反硝化能力，真正具有同步硝化和反硝化的能力(SND)。
4、本发明的聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料，比前期投加传统的MBBR填料的处理效果提高明显，在同步进行的小试实验中拿出部分填料，采用次氯酸钠浸泡和清洗后，进一步实验发现挂膜能力依然很强，表明聚乙烯亚胺修饰的陶瓷填料可重复利用率高。以上事实表明采用本发明聚乙烯亚胺修饰的反硝化陶瓷填料优势明显，特别是在早期的污水处理厂提标改造的项目中。
5、本发明的聚乙烯亚胺修饰的MBBR反硝化陶瓷填料，还具有清洗简单方便，成本低廉，可回收率的特点。
（发明人：梁志霞;王成健）