一种新型污水处理填料及制作方法技术

本发明专利技术涉及一种新型污水处理填料及制备方法，污水处理填料包括：基材、保护膜、碳膜，其特征在于：保护膜附着在基材表面，防止污水腐蚀基材，碳膜附着在保护膜表面，碳膜表面附着金属氧化物或官能团。本发明专利技术通过改变附着在填料基材表面的金属氧化物或官能团，可有效的针对不同的废水进行处理。对去除水中的TDS，转化H2O2变成·OH，出去污水中的有机物等，具有非常好的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种新型污水处理填料及制作方法
本专利技术涉及一种新型污水处理填料及制作方法，属于污水处理

技术介绍
目前，市面上的污水处理填料比较单一，除了能够进行简单的物理吸附、过滤，及发生化学反应的填料外，再无其他能够对污水进行更深入处理的填料。为了解决这个问题，本专利技术在原有简单的污水处理填料的基础上，研发了新型的污水填料及生产工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的为了克服上述技术存在的问题，提供一种新型污水处理填料及制备方法，本专利技术通过改变附着在填料基材表面的金属氧化物或官能团，可有效的针对不同的废水进行处理。对去除水中的溶解性固体总量(TDS)，转化H2O2变成·OH，除去污水中的有机物等，具有非常好的效果。一种新型污水处理填料，包括：基材、保护膜、碳膜，其特征在于：保护膜附着在基材表面，防止污水腐蚀基材，碳膜附着在保护膜表面，碳膜表面附着金属氧化物或官能团。所述基材为：钢丝球、结构填料或多孔陶瓷过滤板块。优选的基材为具有三维结构的钢丝球。所述的保护膜为：二氧化硅、氧化铝、磷酸铝、分子篩或沸石。优选的保护膜为沸石。所述的碳膜为活性碳、石墨、纳米碳管或石墨烯。所述的金属氧化物为：钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、锝、鎝、钌、银、镉、钨或铈的氧化物。其中，锰,锆,钨为优选。所述的官能团的来源化合物为直链脂肪族(aliphatic)的四级胺、磷酸H3PO4与磷酸二氢钠NaH2PO4、磷酸氢钠Na2HPO4或沸石。其中，优选直链脂肪族(aliphatic)的四级胺。一种新型污水处理填料的制作方法，其特征在于按以下步骤进行制作：步骤1：先以氯化铁(FeCl3)或盐酸蚀刻钢丝球(SB)，去除钢丝上的油渍及粗化钢丝的表面，增加覆盖物在钢丝上的附着力；步骤2：洗净并烘干蚀刻后的钢丝球(SB)，将钢丝球(SB)浸渍于含有二氧化硅、氧化铝、磷酸铝、分子篩或沸石的溶液2－5小时，使药剂与钢丝充分反应，然后在700-800℃恒温烧结3小时，在钢丝表面形成保护膜；步骤3：镀了保护膜的钢丝球(SB)，接着用陶瓷粘合剂，在700-800℃及无氧狀态下，将活性碳、石墨、纳米碳管或石墨烯，固定在钢丝球(SB)的保护膜上，成为包复碳膜的涂布钢丝球(CSB)。步骤4：将涂布钢丝球(CSB)浸渍于金属氧化物或官能团之来源化合物的溶液中2－5小时，药水充分润湿碳材的表面和孔洞，并与碳材的表面附着金属氧化物或与官能团反应产生键结，得到新型污水处理填料。本专利技术通过改变附着在填料基材表面的金属氧化物或官能团，可有效的针对不同的废水进行处理。对去除水中的溶解性固体总量(TDS)，转化H2O2变成·OH，除去污水中的有机物等，具有非常好的效果。附图说明图1为本专利技术的钢丝球基材的结构示意图。图2为本专利技术的被吸附剂与触媒覆盖的涂布钢丝球的制造工艺图；图3为本专利技术WO3-ZrO2触媒将水中的H2转化为·OH自由基的示意图。具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步描述。本专利技术的污水处理填料，利用具有三维(3D)结构的过滤载体，例如：钢丝球、结构填料或多孔陶瓷过滤板块。优选钢丝球，以图1显示的钢丝球(steelball,SB)为基材，通过图2的工艺，经由Pechini法，将“碳材”与“金属氧化物或官能团”，逐步加在钢丝球(SB)上，最后制出触媒或官能团覆盖的涂布钢丝球(coatedsteelball，CSB)。图2流程的步骤为：先以盐酸蚀刻钢丝球(SB)，目的在于去除钢丝上的油渍，及粗化钢丝的表面，增加覆盖物在钢丝上的附着力。洗净并烘干蚀刻后的钢丝球(SB)，将其浸渍于沸石的溶液3小时，使药剂与钢丝充分反应，然后以800℃恒温烧结3小时，在钢丝表面形成保护膜。保护膜具有三项功能：防止钢丝球腐蚀，承载触媒或吸附颗粒，及沸石自身也是一种触媒。镀了保护膜的钢丝球(SB)，接着用陶瓷粘合剂，在700-800℃及无氧狀态下，将活性碳固定在钢丝球(SB)的保护膜上，成为包复碳膜的涂布钢丝球(CSB)。由于碳材表面具有许多种官能团，易于用化學方法接上水处理达标所须的特定金属氧化物，或特定的官能团。碳材的“可塑性”远大于陶瓷保护膜，使碳材在水处理的应用拥有无限的空间。将涂布钢丝球(CSB)浸渍于金属氧化物或官能团之来源化合物的溶液中2小时，药水充分润湿碳材的表面和孔洞(pores)，并与碳材的表面附着金属氧化物或与官能团反应产生键结，得到新型污水处理填料。下表一显示特定官能团或周期表上的过渡金属(transitionmetals)，它们衍生的吸附剂(adsorbents)，或氧化物触媒，各具有特定的除污功能。本专利技术的工作原理及特点：本专利技术可根据污水的特性，制作不同的官能团附着于填料材料表面，可针对性的对不同的废水进行在线处理。表一在线吸附剂的官能团与在线触媒的金属元素表中的CSB1～4说明如下：CSB1～4之运转采用过流式，以泵将废水流过CSB的填充塔，在线吸附剂与在线触媒便发挥它们所赋予的功能。透过CSB的3D结构，流过的废水能与CSB完全接触，接受处理。CSB-1：官能团的来源化合物为四乙基氢氧化铵、磷酸H3PO4与磷酸二氢钠NaH2PO4、磷酸氢钠Na2HPO4及沸石。基本上，海水流过CSB-1，出水的TDS便比进水的TDS低。差別只在于吸附官能团的吸附容量，单位为：mgTDS/g吸附剂。实验显示，直链脂肪族(aliphatic)的四级胺的吸附容量高於其他官能团，故为优选。CSB-1具有被开发为“无污泥”的海水淡化工艺的可行性。CSB-2：铁拥有多种氧化价数，铁的氧化物与氢氧化物也有16种之多。例如：赤铁矿(α-Fe2O3),磁赤铁矿(γ-Fe2O3),磁铁矿(Fe2O4),方铁矿(FeO),针铁矿(α-FeOOH),及绿锈[Fougerite,Fe2+4Fe3+2(OH-)12,也包含Fe(OH)2与Fe(OH)3]。每一种铁的化合物各有其催化作用，使CSB-2能衍生多种铁化物的触媒，处理各式各样COD与非COD污染物。CSB-3:设计的功能为在线将H2转化为H2O2，以锆与钨为优选的金属元素，制成氧化锆(ZrO2)与氧化钨(WO3)両种触媒。虽然图3显示WO3-ZrO2触媒将H2与O2先氧化为双氧水(H2O2)，H2O2再被转化为·OH自由基；然而，在“过流式”的操作模式下，H2O2→·OH的反应根本来不及完成，而须要其他触媒的协助。CSB-4：设计的功能为在线将H2O2转化为·OH，以铁、钴、镍与銅为优选的金属元素，制成氧化铁(Fe2O3),氧化钴(CoO/Co3O4),氧化镍(NiO)与氧化銅(CuO)四种触媒。取铁、钴、镍与銅四种金属制成的CSB-4，除了转化H2O2为·OH，还能分解更多样的COD废水。表一所列的20种过渡金属，加上来源化合物的阴离子、烧结的溫度、烧结的气氛(atmosphere)及烧结的时间，都会影响制出之触媒的催化行为。前述的因子可以产生数千万种組合。换言之，CSB的开发是永续的工作，开发能带来更有效、更环保的水处理。将2颗只有沸石载体的涂布钢丝球(CSB)，代号CSB-Z(每颗CSB-Z重50g)，置入一支内径为5cm，长24cm的塑料容器。以流速为2L/min的泵，使2L未处理的海水原液流过容器。每200mL采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型污水处理填料，包括：基材、保护膜、碳膜，其特征在于：保护膜附着在基材表面，防止污水腐蚀基材，碳膜附着在保护膜表面，碳膜表面附着金属氧化物或官能团。

【技术特征摘要】
1.一种新型污水处理填料，包括：基材、保护膜、碳膜，其特征在于：保护膜附着在基材表面，防止污水腐蚀基材，碳膜附着在保护膜表面，碳膜表面附着金属氧化物或官能团。2.根据权利要求1所述的一种新型污水处理填料，其特征在于：所述基材为：钢丝球、结构填料或多孔陶瓷过滤板块。优选的基材为具有三维结构的钢丝球。3.根据权利要求1所述的一种新型污水处理填料，其特征在于：所述的保护膜为：二氧化硅、氧化铝、磷酸铝、分子筛或沸石。4.根据权利要求1所述的一种新型污水处理填料，其特征在于：所述的碳膜为活性碳、石墨、纳米碳管或石墨烯。5.根据权利要求1所述的一种新型污水处理填料，其特征在于：所述的金属氧化物所述的金属氧化物为：钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、锝、鎝、钌、银、镉、钨或铈的氧化物。6.根据权利要求1所述的一种新型污水处理填料，其特征在于：所述的官能团的来源化合物为直链脂肪族(aliphatic)的四级胺、磷酸H3PO4与磷酸二...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈木发，薛立人，叶荣川，
申请(专利权)人：碳氢技术工程管理武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42