一种改性竹质生物填料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开一种改性竹质生物填料的制备方法及应用，包括步骤如下：S1:制备竹环填料；S2:制备复合粉末材料，所述粉末材料含有活性炭、沸石和磁粉；S3:将复合粉末材料利用静电喷涂，粘附在S1中获得的简易改性的竹环填料表面，进行最终的喷涂改性，得到最终的改性竹质生物填料；相比传统的生物填料，本发明专利技术方法制备的填料为新型改性天然植物载体填料，既保留了天然生物材质填料固有的经济性、安全性和快速附着性上的优势，又通过竹环形态的选择，以及浸泡改性和喷涂改性的处理，提高了孔隙率、比表面积、耐腐蚀性、机械稳定性和处理效率，获得经济、稳定、高效、安全的新型生物填料。

Preparation method and application of modified bamboo biological filler

The invention discloses a modified bamboo biological filler and preparation method and application of S1: includes the following steps: preparing a bamboo ring filler; preparation of S2: composite powder, the powder material containing activated carbon, zeolite and magnetic powder; S3: composite powder by electrostatic spraying, adhesion obtained in S1 in the simple the modified bamboo ring packing surface modified by spraying the final, get a bamboo biological filler change eventually; compared with the traditional biological filler, the preparation method of the invention, the filler is a new modified natural plant packing, not only retains the natural biological material packing natural economy, security and rapid attachment on the advantage, and through the bamboo ring shape, and the modified immersion and spraying modified treatment, improve the porosity, specific surface area, corrosion resistance, mechanical stability and processing efficiency, obtained by Economical, stable, efficient and safe new biological packing.

【技术实现步骤摘要】
一种改性竹质生物填料的制备方法及应用
本专利技术涉及一种适用于水产养殖废水循环处理的生物填料的制备方法及应用，利用竹材制备并进行改性，属于废水处理

技术介绍
传统直接排放式的水产养殖模式大量消耗水资源并产生自身污染，发展循环水养殖模式是适应可持续发展要求和满足环保新标准要求的必然方向。水产养殖废水循环处理系统由各级水处理单元构成，其核心是用以去除氨氮、亚硝酸氮和有机物等的生物处理单元。生物处理单元一般利用各种载体填料和生物挂膜技术，构建生物滤池。微生物在填料表面附着并大量生长，形成膜状微生物群落，进而对废水中的各种污染物进行降解。目前在废水处理领域所使用的生物填料种类繁多，包括了定型固定式填料、悬挂式填料、分散式填料和各种具备亲水或生物亲和活性的新型填料。从材质上看，聚氯乙烯、聚氨酯等有机聚合物塑料材质应用最多，但其也具有生物亲和性弱，挂膜周期长，生物膜易于脱落等缺点，塑料使用完后，不能自然降解，自身也会带来污染。而较之塑料填料，果壳、竹材、贝壳等天然生物材质的填料具有价格低廉、安全、环保型高、生物亲和性强等优点，利于生物膜的快速形成和稳定附着。但其在应用中也存在机械强度不够高，长期使用易腐败，孔隙率和比表面积均较小，处理效率也不高等缺点。各种天然生物材质的填料，特别适用于一些低污染负荷废水的处理工艺，如养殖废水（包括了淡水和海水）的循环处理，能有效改善填料造价高和挂膜慢的问题。例如中国专利CN1429778A公开了一种利用竹片制作辐射型悬挂式立体填料的方法，有效增大了载体的表面积，可实现寡营养情况下的快速挂膜。但是，该填料在长期使用中易发生机械强度变弱、处理效率降低，甚至腐烂等现象。而对载体填料进行表面改性，是改善填料特性的有效方法。中国专利CN106867607A以聚氯乙烯多面空心球为载体，对其进行了一系列改性处理，开发出了具有良好稳定性、比表面积大、生物膜不易脱落的改性复合生物填料。但其基材为塑料材质，虽进行了改性，但塑料材质固有的经济性差、安全性低和生物亲和性弱的确定依然存在。因此，基于天然材质的载体填料，对其进行改性处理，则可以在保持经济性高和生物亲和性强的基础上，增加其机械强度和耐腐性，改善表面特性，提高处理效率。开发此类改性天然材质的增强型生物填料具有重要意义。
技术实现思路
针对现有生物填料存在的不足，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种新型改性天然植物载体填料的制备方法，并应用于水产养殖废水（包括海水和淡水）循环利用等低污染负荷、高出水水质要求的废水处理工艺。本专利技术采用的技术方案如下：一种改性竹质生物填料的制备方法，其特征在于：所述步骤包括如下：S1:制备竹环填料：制备竹环，使用防腐剂和化学稳定剂进行浸泡改性，然后进行热处理改性，去除部分半纤维素物质，改变竹纤维的结构和表面性能，获得简易改性的竹环填料；S2:制备复合粉末材料，所述复合粉末材料含有活性炭、沸石和磁粉：所述活性炭粉末颗粒的制备：利用竹片或碎屑，粉碎后，过筛，在干燥箱中干燥至恒重后，转入马弗炉中，碳化，冷却后获得；所述沸石粉末颗粒的制备：通过球磨机研磨沸石，再过网筛制得；所述磁粉颗粒的制备：使用四氧化三铁磁粉，或是四氧化三铁磁粉和锰锌铁氧体的混合物，经过研磨和过网筛后制得；将上述三者按一定的质量比混合后，经高速搅拌后混合均匀，再次过网筛，得复合粉末材料；S3:将复合粉末材料利用静电喷涂，粘附在S1中获得的简易改性的竹环填料表面，进行最终的喷涂改性，得到最终的改性竹质生物填料。进一步的，所述S1中通过毛竹和电锯，制备外径约2-3cm，长度约2-4cm的竹环。进一步的，所述S1中的防腐剂使用0.001-0.1mol/L的三乙胺；所述浸泡改性结束后反复清洗至清洗液约为中性。进一步的，所述S1中的热处理改性通过60-100℃的恒温干燥箱实现。进一步的，所述S1中通过半纤维素的热解温度比纤维素低的特性，去除部分半纤维素物质。进一步的，所述转入马弗炉的温度为1000-1200℃，碳化20-30分钟；所述四氧化三铁磁粉和锰锌铁氧体的混合物的质量比为5：1，。进一步的，所述活性炭粉末颗粒、沸石粉末颗粒、磁粉颗粒以及其复合粉末材料均过网筛为200目。进一步的，所述S3在喷涂过程中，填料需预先轻微受潮，吸湿后具备传导电条件，复合粉末材料装入静电喷涂机后，均匀喷涂在填料表面，经60℃烘箱烘干或自然风干后，得到最终的改性竹质生物填料。一种改性竹质生物填料的应用，其特征在于：利用制备的改性竹质生物填料，网袋中，交错排放，利用双线封口，制得生物填料包，可直接投入生物滤池中。进一步的，网袋的大小20cm×15cm或30cm×20cm。本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术充分利用了天然竹材，采用竹环形态，并对其进行了浸泡防腐改性和热处理稳定改性，在保证其生物亲和性的同时，提高了其防腐性和化学稳定性，并自身具有经济性和安全性。（2）利用静电喷涂技术，把竹质活性炭、沸石和磁粉粘附在竹环表面，三者均有较好的吸附能力，可增加填料表面的吸附量，缩短挂膜周期，并增强生物膜的吸附强度，不易脱落，磁粉更可产生磁化反应，提高废水中污染物的转化效率。（3）该改性填料制作成填料包，使用方便，而从效果上看，特别适用于寡营养和低温条件下海水养殖废水循环处理中生物滤池的快速挂膜和长期稳定运行。相比传统的生物填料，本专利技术方法制备的填料为新型改性天然植物载体填料，既保留了天然生物材质填料固有的经济性、安全性和快速附着性上的优势，又通过竹环形态的选择，以及浸泡改性和喷涂改性的处理，提高了孔隙率、比表面积、耐腐蚀性、机械稳定性和处理效率，获得经济、稳定、高效、安全的新型生物填料。附图说明图1为本专利技术制备的改性竹质生物填料及填料包的结构示意图。1.改性竹质生物填料2.网袋3.基材表面4.固定相层5.沸石颗粒6.竹质活性炭颗粒7.磁粉颗粒。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明：如图1所示，一种改性竹质生物填料的制备方法，其特征在于：所述步骤包括如下：S1:制备竹环填料：制备竹环，使用防腐剂和化学稳定剂进行浸泡改性，然后进行热处理改性，去除部分半纤维素物质，改变竹纤维的结构和表面性能，获得简易改性的竹环填料；S2:制备复合粉末材料，所述复合粉末材料含有活性炭、沸石和磁粉：所述活性炭粉末颗粒的制备：利用竹片或碎屑，粉碎后，过筛，在干燥箱中干燥至恒重后，转入马弗炉中，碳化，冷却后获得；所述沸石粉末颗粒的制备：通过球磨机研磨沸石，再过网筛制得；所述磁粉颗粒的制备：使用四氧化三铁磁粉，或是四氧化三铁磁粉和锰锌铁氧体的混合物，经过研磨和过网筛后制得；将上述三者按一定的质量比混合后，经高速搅拌后混合均匀，再次过网筛，得复合粉末材料；S3:将复合粉末材料利用静电喷涂，粘附在S1中获得的简易改性的竹环填料表面，进行最终的喷涂改性，得到最终的改性竹质生物填料。所述S1中通过毛竹和电锯，制备外径约2-3cm，长度约2-4cm的竹环。所述S1中的防腐剂使用0.001-0.1mol/L的三乙胺；所述浸泡改性结束后反复清洗至清洗液约为中性。所述S1中的热处理改性通过60-100℃的恒温干燥箱实现。所述S1中通过半纤维素的热解温度比纤维素低的特性，去除部分半纤维素物质。所述转入马弗炉的温度为1000本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性竹质生物填料的制备方法，其特征在于：所述步骤包括如下：S1:制备竹环填料：制备竹环，使用防腐剂和化学稳定剂进行浸泡改性，然后进行热处理改性，去除部分半纤维素物质，改变竹纤维的结构和表面性能，获得简易改性的竹环填料；S2:制备复合粉末材料，所述粉末材料含有活性炭、沸石和磁粉：所述活性炭粉末颗粒的制备：利用竹片或碎屑，粉碎后，过筛，在干燥箱中干燥至恒重后，转入马弗炉中，碳化，冷却后获得；所述沸石粉末颗粒的制备：通过球磨机研磨沸石，再过网筛制得；所述磁粉颗粒的制备：使用四氧化三铁磁粉，或是四氧化三铁磁粉和锰锌铁氧体的混合物，经过研磨和过网筛后制得；将上述三者按一定的质量比混合后，经高速搅拌后混合均匀，再次过网筛，得复合粉末材料；S3:将复合粉末材料利用静电喷涂，粘附在S1中获得的简易改性的竹环填料表面，进行最终的喷涂改性，得到最终的改性竹质生物填料。

【技术特征摘要】
1.一种改性竹质生物填料的制备方法，其特征在于：所述步骤包括如下：S1:制备竹环填料：制备竹环，使用防腐剂和化学稳定剂进行浸泡改性，然后进行热处理改性，去除部分半纤维素物质，改变竹纤维的结构和表面性能，获得简易改性的竹环填料；S2:制备复合粉末材料，所述粉末材料含有活性炭、沸石和磁粉：所述活性炭粉末颗粒的制备：利用竹片或碎屑，粉碎后，过筛，在干燥箱中干燥至恒重后，转入马弗炉中，碳化，冷却后获得；所述沸石粉末颗粒的制备：通过球磨机研磨沸石，再过网筛制得；所述磁粉颗粒的制备：使用四氧化三铁磁粉，或是四氧化三铁磁粉和锰锌铁氧体的混合物，经过研磨和过网筛后制得；将上述三者按一定的质量比混合后，经高速搅拌后混合均匀，再次过网筛，得复合粉末材料；S3:将复合粉末材料利用静电喷涂，粘附在S1中获得的简易改性的竹环填料表面，进行最终的喷涂改性，得到最终的改性竹质生物填料。2.根据权利要求1所述的一种改性竹质生物填料的制备方法，其特征在于：所述S1中通过毛竹和电锯，制备外径约2-3cm，长度约2-4cm的竹环。3.根据权利要求1所述的一种改性竹质生物填料的制备方法，其特征在于：所述S1中的防腐剂使用0.001-0.1mol/L的三乙胺，所述浸泡改性结束后反复清洗至清洗液约为中性。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯志华，路吉坤，陈百尧，徐加涛，孙苗苗，安健，伏光辉，
申请(专利权)人：连云港市海洋与渔业发展促进中心，淮海工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32