公布日：2023.11.21
申請日：2023.09.04
分類號：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
本發明涉及一種污水處理用陶瓷填料的制備方法，其包括如下步驟：S1、將河道底泥、生活污泥、發泡劑、粘合劑和水共混烘烤，冷卻后，粉碎并過篩，得到粗料；S2、將所述粗料球磨造粒，得到前驅體；S3、將所述前驅體梯度加熱至100-120℃，恒溫，冷卻，得到所述污水處理用陶瓷填料；其中，所述粘合劑采用的成分，包括改性殼聚糖、改性聚丙烯酸酯和羥基化高嶺土；所述改性殼聚糖為殼聚糖與半胱氨酸反應所得產物；所述改性聚丙烯酸酯為丙烯酸異冰片酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥丙酯和沒食子酸反應所得產物。本發明可以制備形貌較為理想的多孔陶瓷填料結構，有利于菌群的附著、代謝和再生，從而實現高效、持續處理污水中的廢物。
權利要求書
1.一種污水處理用陶瓷填料的制備方法，其特征在于，所述污水處理用陶瓷填料的制備方法包括如下步驟：S1、將河道底泥、生活污泥、發泡劑、粘合劑和水共混烘烤，冷卻后，粉碎并過篩，得到粗料；S2、將所述粗料球磨造粒，得到前驅體；S3、將所述前驅體梯度加熱至100-120℃，恒溫，冷卻，得到所述污水處理用陶瓷填料；其中，所述粘合劑采用的成分，包括改性殼聚糖、改性聚丙烯酸酯和羥基化高嶺土；所述改性殼聚糖為殼聚糖與半胱氨酸反應所得產物；所述改性聚丙烯酸酯為丙烯酸異冰片酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥丙酯和沒食子酸反應所得產物。
2.根據權利要求1所述污水處理用陶瓷填料的制備方法，其特征在于，所述改性聚丙烯酸酯的制備方法包括如下步驟：M1、將丙烯酸異冰片酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥丙酯加入溶劑中，攪拌后加入引發劑，在惰性氣體下加熱反應，純化后得到中間產物；M2、將所述中間產物、催化劑、沒食子酸加入溶劑中，攪拌反應后，降溫加入交聯劑，繼續反應后，經純化得到所述改性聚丙烯酸酯。
3.根據權利要求1所述污水處理用陶瓷填料的制備方法，其特征在于，所述改性殼聚糖的制備方法為：L1、將殼聚糖溶解在醋酸的水溶液中，形成溶液；L2、加熱所述溶液，然后逐漸加入半胱氨酸，反應6-10h，然后除去溶劑和殘留原料，干燥得到所述改性殼聚糖。
4.根據權利要求1所述污水處理用陶瓷填料的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述梯度加熱方法為：先將所述前驅體加熱到60-80℃，恒溫1-2h；然后再加熱至100-120℃，恒溫1-2h。
5.根據權利要求1所述污水處理用陶瓷填料的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述河道底泥和生活污泥的質量份數為：河道底泥40-50份、生活污泥50-60份。
6.根據權利要求1所述污水處理用陶瓷填料的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述發泡劑為粗料的3-10wt%；所述粘合劑為粗料的3-10wt%；所述改性殼聚糖為發泡劑的50-70wt%。
7.根據權利要求1所述污水處理用陶瓷填料的制備方法，其特征在于，所述發泡劑為碳酸氫鈉。
8.權利要求1-7任一項所述污水處理用陶瓷填料的制備方法所制備出來的污水處理用陶瓷填料在污水處理方面的應用。
9.根據權利要求8所述污水處理用陶瓷填料的制備方法所制備出來的污水處理用陶瓷填料在污水處理方面的應用，其特征在于，所述污水處理用陶瓷填料的制備方法所制備出來的污水處理用陶瓷填料在污水處理方面的應用，包括如下步驟：C1、將廢水pH調節至6-9，溫度調節至15-35℃；C2、將所述污水處理用陶瓷填料投入廢水中，好氧或厭氧處理7-10天；C3、測試所述廢水的指標。
10.根據權利要求9所述污水處理用陶瓷填料的制備方法所制備出來的污水處理用陶瓷填料在污水處理方面的應用，其特征在于，所述污水處理用陶瓷填料為廢水的10-30wt%。
發明內容
基于此，本發明開發了一種污水處理用陶瓷填料的制備方法，其采用的基料為常見泥土和污泥，配合特殊的粘合劑和發泡劑，經熱處理后可以形成形貌較為理想的多孔陶瓷填料結構，有利于菌群的附著、代謝和再生，從而能高效、持續處理污水中的廢物。
本發明的一個目的在于，提供一種污水處理用陶瓷填料的制備方法，其包括如下步驟：S1、將河道底泥、生活污泥、發泡劑、粘合劑和水共混烘烤，冷卻后，粉碎并過篩，得到粗料；S2、將所述粗料球磨造粒，得到前驅體；S3、將所述前驅體梯度加熱至100-120℃，恒溫，冷卻，得到所述污水處理用陶瓷填料；其中，所述粘合劑采用的成分，包括改性殼聚糖、改性聚丙烯酸酯和羥基化高嶺土；所述改性殼聚糖為殼聚糖與半胱氨酸反應所得產物；所述改性聚丙烯酸酯為丙烯酸異冰片酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥丙酯和沒食子酸反應所得產物。
進一步地，所述改性聚丙烯酸酯的制備方法包括如下步驟：M1、將丙烯酸異冰片酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥丙酯加入溶劑中，攪拌后加入引發劑，在惰性氣體下加熱反應，純化后得到中間產物；M2、將所述中間產物、催化劑、沒食子酸加入溶劑中，攪拌反應后，降溫加入交聯劑，繼續反應后，經純化得到所述改性聚丙烯酸酯。
進一步地，所述改性殼聚糖的制備方法為：L1、將殼聚糖溶解在醋酸的水溶液中，形成溶液；L2、加熱所述溶液，然后逐漸加入半胱氨酸，反應6-10h，然后除去溶劑和殘留原料，干燥得到所述改性殼聚糖。
進一步地，步驟S3中，所述梯度加熱方法為：先將所述前驅體加熱到60-80℃，恒溫1-2h；然后再加熱至100-120℃，恒溫1-2h。
進一步地，步驟S1中，所述河道底泥和生活污泥的質量份數為：河道底泥40-50份、生活污泥50-60份。
進一步地，步驟S1中，所述發泡劑為粗料的3-5wt%；所述粘合劑為粗料的3-5wt%。
進一步地，步驟S1中，所述改性殼聚糖為發泡劑的50-70wt%。
進一步地，所述發泡劑為碳酸氫鈉。
本發明的另一個目的在于提供上述污水處理用陶瓷填料的制備方法所制備出來的污水處理用陶瓷填料在污水處理方面的應用。
進一步地，所述污水處理用陶瓷填料的制備方法所制備出來的污水處理用陶瓷填料在污水處理方面的應用，包括如下步驟：C1、將廢水pH調節至6-9，溫度調節至15-35℃；C2、將所述污水處理用陶瓷填料投入廢水中，好氧或厭氧處理7-10天；C3、測試所述廢水的指標。
進一步地，所述污水處理用陶瓷填料為廢水的10-30wt%。
本發明具有以下有益效果：本發明公開的污水處理用陶瓷填料的制備方法，其粘合劑為改性殼聚糖、改性聚丙烯酸酯和羥基化高嶺土的組合物，所述改性殼聚糖為殼聚糖與半胱氨酸反應所得產物，所述改性聚丙烯酸酯中引入了沒食子酸支鏈。一方面，改性殼聚糖上含有氨基和巰基，改性聚丙烯酸酯具有大量酚羥基等活性官能團，這些強極性基團可以更好地吸附發泡劑粒子，使其相對穩定地吸附于粘合劑上，也增加了污染物的吸附位點；另一方面，殼聚糖本身作為一種高聚物結構，與改性聚丙烯酸酯等成分復配后，更易于在基材中形成三維網狀結構，使得發泡劑可以隨聚合物鏈段分散到基材的各個部分，同時，羥基化高嶺土的加入促進了固體顆粒的分散效果，從而在發泡過程中，形成更加均勻、致密且粒徑較小的孔隙，有利于陶瓷填料持久、穩定、高效處理污水。
（發明人：吳卓霖;賴偉青;李學武;雷路貴）
