细菌载体材料制造技术

本发明专利技术涉及由无机非金属材料颗粒与塑料粒子组成的复合材料。该复合材料尤其适合作为用于净化装置的细菌载体材料。它的特征在于适于细菌可以附着于较大的表面，以及可使该复合材料悬浮于净化装置的介质中的比重。本发明专利技术的复合材料的另一优点在于，由于复合材料特定的表面结构，粘附污泥与饱和细菌能够从其表面脱落，从而使材料再生。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由无机非金属颗粒与塑料粒子组成的复合材料，其尤其适合作为细菌的载体材料。该载体材料的一个优选应用领域是污水处理装置的生物阶段。
技术介绍
在当前用于污水处理的大多数生物方法中，主要是利用微生物使用氧对有机污染物进行氧化的能力。因此，对于污水处理装置的运行，非常关心的是提供一种载体材料，其为污水处理装置中的细菌提供适合的生存条件。为此，关键在于，一方面提供细菌能在其形成菌落的尽可能大的表面；而另一方面，载体材料的比重相应于待处理液体的比重，使得载体材料可悬浮在该液体中并通过现有的流动而循环。所需细菌载体的另一个标准是具有足够光滑的表面，使在载体材料上积聚的污泥，包括饱和细菌在内，可以时常从载体上脱落，从而为新生细菌的生长提供空间并因此使污水处理单元再生。已知在固定床过滤器中使用熔岩和/或小圆石作为细菌载体。但是，其缺点是载体比水比重大，因此不能悬浮。另一缺点是压力损失大。在污水处理装置中使用这些材料作为细菌载体的又一缺点是，在该情况下污染问题没有得到满意解决，并且该类载体材料的表面积太小。另外，已知在污水处理装置中使用塑料载体，尤其是模塑材料基塑料载体。但是，它们的缺点在于最大仅为600m2/m3的小的表面积，以及它们部分地倾向于漂浮。还使用陶瓷基载体，但是它们也不理想，因为，一方面，它们不可悬浮，另一方面，它们的生产成本太高。专利技术概述鉴于上述现有技术，本专利技术的目的是提供用于污水处理装置的细菌载体材料，其具有大的比表面积以利于细菌形成菌落，其可悬浮于污水处理装置的含水介质中，并且其在运行期间通过足够光滑的表面使得污泥及饱和细菌脱落。通过权利要求1的复合材料实现了本专利技术的这个目的。从属权利要求2和3描述了复合材料的优选实施方案。本专利技术还涉及本专利技术的复合材料在作为细菌载体材料中的用途。权利要求4-6中描述了本专利技术的该方面。本专利技术还涉及本专利技术的复合材料的制备方法。权利要求7和8描述了该方法。专利技术详述1.定义1.1除非另有所指，本说明书中所用的术语“孔”、“有孔的”以及“孔隙率”的意思是指开放的孔。因此，这些术语涉及可从外界到达的孔。1.2“比表面积”是按照DIN 66131采用BET方法通过氮吸附测定的。1.3可到达的(开放)“孔隙率”是按照DIN 66133利用水银孔隙率计测定的。1.4“粒度”是按照DIN 53477通过筛分分析测定的。1.5“孔隙率”由式(I)定义P＝V×100％/(1/S+V) (I)其中P是孔隙率，S是真比重，并且V是比孔容。1.7“比孔容”和“孔径”是按照DIN 66133使用水银孔隙率计测定的。当通过水银孔隙率计测量比孔容时，检测渗透入样品的水银的量以及所需的压力。通过这些数据，利用水银的已知毛细力，可以得到孔容和孔径。基于水银只能渗入可到达的孔这一事实，测量只能确定开放孔隙率。1.8“真比重”(固体比重)是按照DIN 66137-2测定的。2.无机非金属材料在本专利技术的复合材料中所用的无机非金属材料的作用是提供足够大的表面积以用于细菌形成菌落。除了比表面积的大小外，其结构也是适合细菌形成菌落的关键。对于细菌形成菌落，特别优选无机非金属材料具有可从外界到达的孔并且该孔不是太小，以确保与周围介质有充分的材料交换。根据本专利技术，通过具有下列特征的惰性材料满足上述要求-10,000m2/m3至1,000,000m2/m3的比表面积，-10％至80％的孔隙率-至少50％的孔具有0.1μm至1000μm的孔径，以及-多于50％的颗粒具有0.1mm至50mm的粒度材料的比表面积优选为25,000m2/m3至500,000m2/m3，更优选为100,000m2/m3至500,000m2/m3。类似地，有利地使用其中至少80％的孔的孔径优选为0.5μm至100μm的材料，更优选为5μm至50μm。还优选70％的材料的粒度为0.1mm至50mm，更优选为1mm至20mm。所用材料的(开放)孔隙率优选为40％至80％，更优选为50％至70％。无机非金属材料(下述塑料材料亦然)的特征还在于，当它在周围介质中(即，通常在含水介质中)用作细菌载体时，它在周围介质中是惰性的，也就是说它既不溶解也不发生化学反应。对无机非金属材料的化学组成不作具体限定，只要它满足上述要求即可。例如，可以根据本专利技术使用下列无机非金属材料沸石、活性炭、粘土颗粒、多孔硅酸盐材料。DE 100 22 798公开了一种特别优选的材料。使用常规技术制备本专利技术的无机非金属材料。通过研磨和/或筛分得到无机非金属材料的适当粒度。3.塑料粒子根据本专利技术使用的塑料粒子的作用是，一方面，通过与无机非金属材料结合，使复合材料的比重与周围介质的比重相应，从而使该复合材料悬浮于该介质中。另一方面，通过比无机非金属材料更光滑的塑料材料表面，使污泥和饱和细菌从复合材料的表面脱离。为实现该目的，希望塑料粒子的比重为0.6g/cm3至1.2g/cm3，优选为0.9g/cm3至1.1g/cm3；比表面积为50m2/m3至1000m2/m3，优选为100m2/m3至500m2/m3；并且多于50％的塑料粒子的粒径为5mm至100mm，优选8mm至60mm。基本上每种塑料材料都适用于本专利技术，只要能够由其制得满足上述条件的粒子即可。本专利技术使用的典型塑料为PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)、PU(聚氨酯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)以及PVC(聚氯乙烯)。对塑料粒子的形状不作具体限定，可以使用球形、盘形、透镜状或立方体形的粒子，混合形状的粒子以及完全不规则形状的粒子。通过制备过程确定颗粒的大小与形状。4.复合材料复合材料的一个基本特征是既有无机非金属材料颗粒又有塑料粒子。它们的相对重量比(无机非金属材料∶塑料粒子)通常为85∶15至15∶85。成分的精确重量比可以通过所需复合材料的比重以及成分的比重来确定，并且可由本领域所属技术人员容易地实现。当用作污水处理装置中的细菌载体材料时，根据污水处理装置中介质的比重来确定复合材料的比重。考虑到颗粒的可悬浮性，有利地选择复合材料的比重使之与介质比重的偏差不超过20％。更优选复合材料的比重与介质比重的偏差不超过10％。特别优选复合材料的比重在介质比重的±5％范围内。这就是说，例如对于比重为1g/cm3的介质，复合材料的比重应为0.8g/cm3至1.2g/cm3，优选0.9g/cm3至1.1g/cm3，更优选0.95g/cm3至1.05g/cm3。希望复合材料的成分互相结合，从而当使用时(例如，当用于污水处理装置的运行时)，它们能够承受产生的机械载荷。对于成分的结合方式不作具体限定，并且可以包括在塑料粒子熔融条件下挤压，以及成分的粘结。对复合材料内成分的空间排列也不作具体限定。因此，在本专利技术的复合材料中，除了无机非金属材料颗粒与塑料粒子之间的接触点外，还可以存在无机非金属颗粒自身之间的和/或塑料粒子自身之间的接触点。还优选选择复合材料的成分并使之互相结合，从而使复合材料的比表面积为500m2/m3至750,000m2/m3，更优选为10,000m2/m3至700,000m2/m3。对复合材料颗粒的大小与形状基本不作限定。但是，已证实具有环形底面的盘形颗粒是有利的，其直径为1cm至10cm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种比重为０．８ｇ／ｃｍ↑［３］至１．２ｇ／ｃｍ↑［３］的复合材料，包括下列成分：（ａ）一种或多种无机非金属材料的颗粒，其具有１０，０００ｍ↑［２］／ｍ↑［３］至１，０００，０００ｍ↑［２］／ｍ↑［３］的比表面积，１０％至８０％的孔 隙率，其中至少５０％的孔具有０．１μｍ至１０００μｍ的孔径，并且其中超过５０％的颗粒具有０．１ｍｍ至５０ｍｍ的粒度；以及（ｂ）一种或多种塑料粒子，其具有０．６ｇ／ｃｍ↑［３］至１．２ｇ／ｃｍ↑［３］的比重，５０ｍ↑［２］／ｍ↑［３］ 至１０００ｍ↑［２］／ｍ↑［３］的比表面积，其中大于５０％的塑料粒子具有０．０１ｍｍ至１００ｍｍ的粒度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼奥吉安格拉索，
申请(专利权)人：弗莱德尔水系公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]