磁性生物载体材料制造技术

本发明专利技术涉及一种磁性生物载体材料，所述载体材料呈多面体构型，所述多面体构型由若根支杆和中心轴构成，支杆及中心轴外表面均呈波纹状，内部均由蜂窝构成曲折空间，且其内部和外部表面均带有孔隙；载体材料由下述质量分数的原料制备而得：聚丙烯10.24～15.81％、四氧化三铁2.67～8.21％、控释物质21.202～45.96％、营养物质0.83～1.46％、海藻酸钠0.57～1.94％硅烷偶联剂0.5～1.89％、碳酸铵0.51～2.43％、液体石蜡0.21～0.87％、硅油0.35～0.74％，余量为水。本发明专利技术可以促进微生物在材料的外部和内部快速形成稳定的生物膜，同时多面体构型的设计可以增加微生物与水体的接触时间，有利于提高污染物的降解效率；另外，载体材料中添加了高分子聚合物，增强了材料的机械性能和对酸碱的抵抗性能。

Magnetic Biological Carrier Materials

The present invention relates to a magnetic biological carrier material. The carrier material is polyhedron configuration. The polyhedron configuration consists of a rhizome support rod and a central axis, the outer surface of the support rod and the central axis are corrugated, the inner part is composed of honeycombs, and both the inner and outer surfaces are porous. The carrier material is prepared from the following mass fraction raw materials: polypropylene 10.24-15. 81%, 2.67-8.21%, 21.202-45.96%, 0.83-1.46%, sodium alginate 0.57-1.94% silane coupling agent 0.5-1.89%, ammonium carbonate 0.51-2.43%, liquid paraffin 0.21-0.87%, silicone oil 0.35-0.74%, the remaining amount is water. The invention can promote microorganisms to quickly form stable biofilm both inside and outside the material, and the design of polyhedron configuration can increase the contact time between microorganisms and water body, which is beneficial to improving the degradation efficiency of pollutants. In addition, polymer is added to the carrier material to enhance the mechanical properties of the material and the resistance to acid and alkali.

【技术实现步骤摘要】
磁性生物载体材料
本专利技术属于生物水处理材料
，具体涉及一种应用于污水处理行业的磁性生物载体材料。
技术介绍
伴随着国家对环境问题的重视，越来越多的环境问题被发现和治理改善。环境污染问题中最主要的还是水污染，因为水污染越来越严重由此而引发的就是越来越多的水处理工艺被研发和应用。在这些工艺中有一种物质十分重要那就是生物填料。尤其是在生物膜法处理生活废水中生物填料是微生物的载体，它可决定反应工艺中生化池内微生物的附着量，通过控制微生物的附着量来影响整个工艺的运行效果。目前，水处理应用中常用的生物载体材料有沸石、陶粒、活性炭、石英砂、焦炭、有机玻璃、硅藻土、各类树脂、塑料和纤维等。这些载体只能在载体的表面形成生物膜，且生物量相对较少，微生物环境相对单一，并存在强度不够、耐磨性差、比表面积小、操作不便等缺点。例如，国内废水生物处理中应用非常广泛的无机材料，生物沸石、生物陶粒、活性炭等。这些填料载体，多呈圆球型，由于其比重大于水，容易堆积在池底的承托层上，从而造成结膜堵塞污水通道。在使用的过程中就必须通过反冲的方法打通水道，操作复杂不便于管理，因此无法适应大规模推广使用。现有的磁性载体材料主要采用活性炭微粒、硅藻土、高岭土、粉煤灰或亲水二氧化硅等作为基体材料，通过聚丙烯将磁性材料和基体材料进行交联制备而来。虽然这种磁性生物载体可以利用磁场效应刺激微生物的生长，达到强化污染物的去除效果的作用，但是该材料上附着的营养元素过少不利于载体初期的挂膜，其次载体结构也多为球状。迄今为止，从未见到有关多面体构型磁性生物载体材料的报道。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种具有多面体构型(尤其是具有四面体构型)的磁性生物载体材料，通过对材料外型结构的改进，制备多面体构型，该构型所形成空间多面体可以避免投放过程中材料堆积所造成的载体与水体的接触面积少的问题；该复合材料中添加了营养物质和磁性物质，这两种组分的添加可以提高水体生物活性，有利于微生物快速的在载体材料的内部和外部附着，并形成牢固的生物膜。一种磁性生物载体材料，所述载体材料呈多面体构型，所述多面体构型由若根支杆和中心轴构成，所述支杆及中心轴外表面均呈波纹状，支杆及中心轴内部均由蜂窝构成曲折空间，并且其内部和外部表面均带有孔隙。作为优选，所述载体材料呈四面体构型，所述四面体构型由四根支杆和中心轴构成，所述载体材料采用注塑而成，由四根支杆和中心轴形成空间四面体的四个面完全相同，且中心轴与四根支杆之间所形成的键角均为109.5°。该构型所形成空间四面体的四个面完全相同，利用这一构型特点可以避免投放过程中材料堆积所造成的载体与水体的接触面积少的问题。作为优选，所述中心轴呈圆球体状。球体的表面呈波纹状，而内部由蜂窝构成曲折空间，并且其内部和外部的材料带有孔隙。作为优选，所述支杆呈圆台状，连接中心轴的圆台面直径较远离中心轴的圆台面直径大。四根支杆的表面呈波纹状，内部由蜂窝构成曲折空间，并且其内部和外部的材料带有孔隙。作为优选，所述曲折空间由横向排列的开放型蜂窝叠加而成或由纵向排列的开放型蜂窝叠加而成。作为优选，所述曲折空间由横向排列的开放型蜂窝和纵向排列的开放型蜂窝层叠累加复合而成。作为优选，所述载体材料由下述质量分数的原料制备而得：聚丙烯10.24～15.81％、四氧化三铁2.67～8.21％、控释物质21.202～45.96％、营养物质0.83～1.46％、海藻酸钠0.57～1.94％硅烷偶联剂0.5～1.89％、碳酸铵0.51～2.43％、液体石蜡0.21～0.87％、硅油0.35～0.74％，余量为水。上述原料通过改性加工制成均匀的注塑用胶粒，通过模具注塑成水处理所用的多面体构型磁性生物载体材料。作为优选，所述控释物质为改性玉米芯与硅藻土的组合或活性炭与硅藻土的组合，其中，所述改性玉米芯或活性炭的质量分数为15.442～30.62％，硅藻土的质量分数为5.76～15.34％；所述营养物质为酵母粉或淀粉。作为优选，所述改性玉米芯由一定量的玉米芯在氢氧化钠溶液和高锰酸钾溶液中浸泡改性制备而成，其组分的重量的百分数为：玉米芯1～10％，氢氧化钠3～18％，高锰酸钾0.5～15％，余量为水。进一步，所述改性玉米芯的制备方法：将一定量的玉米芯投入到氢氧化钠溶液中，室温下振荡24h后取出玉米芯，并使用去离子水反复冲洗，直至pH接近中性，然后将玉米芯投入到高锰酸钾溶液中，室温下进行震荡氧化处理4h后取出玉米芯，并使用去离子水反复冲洗，然后将其烘干得到改性玉米芯。作为优选，所述载体材料由下述质量分数的原料制备而得：聚丙烯13.35％、四氧化三铁3.97％、改性玉米芯23.43％、硅藻土8.76％、酵母粉1.12％、海藻酸钠0.97％硅烷偶联剂1.19％、碳酸铵1.51％、液体石蜡0.41％、硅油0.45％，余量为水。与现有技术相比，本专利技术磁性生物载体材料有益效果在于：1.本专利技术磁性生物载体材料呈多面体构型，这一构型可以避免投放过程中材料因堆积所造成的载体与水体的接触面积少的问题，从而提高水处理效率；2.本专利技术多面体构型磁性生物载体材料采用注塑而成，载体材料外表面呈波纹状，比较粗糙，有利于微生物在材料表面附着生长，并形成生物膜；3.本专利技术多面体构型磁性生物载体材料，其内部是由开放型蜂窝构成的曲折空间，这一设计可以增大过滤空间，并延长水流和微生物的接触时间，达到提高降解效率的目的；4.本专利技术多面体构型磁性生物载体材料，采用高分子聚合物(聚丙烯)将各种材料与载体或基体材料粘合在一起，增强了材料的机械性能和对酸碱的抵抗性能；5.本专利技术多面体构型磁性生物载体材料中添加了营养物质，这一设计目的在于实现营养元素的缓慢释放，促进微生物的快速挂膜，同时还可以启动难降解物质的降解；6.本专利技术多面体构型磁性生物载体材料中添加了改性玉米芯、碳酸铵、硅藻土等，这些材料可以在磁性生物载体材料内部表面形成大量的孔隙，同时改性玉米芯和硅藻土作为控释物质，可以对一级营养物质进行控制释放和对污染物的吸附，以增强填料对微生物和有机污染物吸附和代谢能力，提高水处理效率；7.本专利技术多面体构型磁性生物载体材料中添加了磁性材料，这些磁性物质的磁效应就可以对微生物的附着和运动起着很大的促进作用；同时，磁场的影响使得废水中的污染物与磁性颗粒的絮凝物会沿着磁力线的方向去移动，这样可更好地把污染物去除分离；8.本专利技术多面体构型磁性生物载体材料中添加了偶联剂、润滑剂、分散剂等，这些化学助剂的加入，大大改善了多面体构型磁性生物载体材料加工的流动性和稳定性。附图说明图1为本专利技术一种四面体构型磁性生物载体材料的主视图；图2为本专利技术一种四面体构型磁性生物载体材料的外部俯视图；图3为本专利技术一种四面体构型磁性生物载体材料的内部俯视图(开放型蜂窝横向排列)；图4为本专利技术一种四面体构型磁性生物载体材料的内部俯视图(开放型蜂窝纵向排列)。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术所要保护的范围并不限于此。实施例1参照图1～4，一种磁性生物载体材料，所述载体材料呈四面体构型，所述四面体构型由四根支杆1和中心轴2构成，其所形成空间四面体的四个面完全相同，且中心轴与支杆之间所形成的键角(如α)均为109.5°，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性生物载体材料，其特征在于：所述载体材料呈多面体构型，所述多面体构型由若根支杆和中心轴构成，所述支杆及中心轴外表面均呈波纹状，支杆及中心轴内部均由蜂窝构成曲折空间，并且其内部和外部表面均带有孔隙。

【技术特征摘要】
1.一种磁性生物载体材料，其特征在于：所述载体材料呈多面体构型，所述多面体构型由若根支杆和中心轴构成，所述支杆及中心轴外表面均呈波纹状，支杆及中心轴内部均由蜂窝构成曲折空间，并且其内部和外部表面均带有孔隙。2.根据权利要求1所述的磁性生物载体材料，其特征在于：所述载体材料呈四面体构型，所述四面体构型由四根支杆和中心轴构成，所述载体材料采用注塑而成，由四根支杆和中心轴形成空间四面体的四个面完全相同，且中心轴与四根支杆之间所形成的键角均为109.5°。3.根据权利要求1所述的磁性生物载体材料，其特征在于：所述中心轴呈圆球体状。4.根据权利要求2所述的磁性生物载体材料，其特征在于：所述支杆呈圆台状，连接中心轴的圆台面直径较远离中心轴的圆台面直径大。5.根据权利要求1所述的磁性生物载体材料，其特征在于：所述曲折空间由横向排列的开放型蜂窝叠加而成或由纵向排列的开放型蜂窝叠加而成。6.根据权利要求1所述的磁性生物载体材料，其特征在于：所述曲折空间由横向排列的开放型蜂窝和纵向排列的开放型蜂窝层叠累加复合而成。7.根据权利要求1或2所述的磁性生物载体材料，其特征在于：所述载体材料由下述质量分数的原料制备而得：聚丙烯10.24～15.81％、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘倩，左宇环，李伟，徐高松，李静，
申请(专利权)人：浙江正洁环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33