一种基于高性能活化污泥的吸附材料及其在水处理中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于高性能活化污泥的吸附材料，包括预处理污泥、复合气凝胶；所述预处理污泥和复合气凝胶的质量比为2

【技术实现步骤摘要】
一种基于高性能活化污泥的吸附材料及其在水处理中的应用


[0001]本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种基于高性能活化污泥的吸附材料及其在水处理中的应用。

技术介绍

[0002]随着国家经济发展的日益壮大，环境保护成为国家可持续发展的一个重要建设项目。水资源保护问题尤为突出。引起水污染的诸多因素中，生活污水和工业、医药废水的肆意排放成为主要污染源之一，近几年，处理这些含有机物污水成为众多学者关注的焦点及研究领域之一。目前处理废水的主要方法为：吸附法、光降解法、膜分离法、混凝法、芬顿催化氧化法、电解法、生物处理法等，其中吸附法操作简单，对水体无污染，得到广泛的应用。应用广泛的吸附剂包括活性碳、粘土、分子筛等。一般来讲，能被用作吸附剂的介质需要有大的吸附容量、较强的机械强度、一定的化学稳定性和无毒性且不溶于水的性质，还能提供大的比表面积来用做吸附界面。
[0003]在污水生物处理过程中有大量剩余污泥产生，对污泥的合理处置是污水处理行业亟待解决的难题。传统的污泥处置方式包括卫生填埋、土地利用和污泥焚烧。随着国家环境法规、相关标准的趋严和对传统处理处置方式造成的资源浪费及二次污染风险认识的加深，污泥资源化越来越受到重视。基于污泥的特性，将污泥应用于水处理中成为研究的热点。专利CN201510978536.5公开了一种综合利用污泥制备污水处理吸附剂的方法，具体包括如下步骤：将污泥进行干化处理，然后将干化污泥投入配料混合装置中，配料混合装置中物料配比：污泥比例为30～40％，蒙脱石比例为35～45％，粘土比例为5～10％，活性炭3～8％，固化剂1～2％，粘土1～2％，添加剂1～2％，通过配料混合装置搅拌均匀后，物料在滚筒式成型机成型；筛分、焙烧、粉碎制得污泥水处理吸附剂。专利CN201010182797.3公开了一种吸附剂的制备方法及其回用于污水处理的方法，具体为：一、制备化学污泥；二、制备生物污泥；三、制备混合物A；四、制备混合物B；五、清洗、烘干，即得到了化学生物混合污泥吸附剂。污水处理的方法：城市污水进入化学强化一级处理的混合池，向在混合池内加入化学生物混合污泥吸附剂和化学混凝剂，再进入到反应池中，出水进入到生物处理。由上述现有技术可知，污泥吸附剂可单独使用或与其他吸附材料混合用于水处理中。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种基于高性能活化污泥的吸附材料及其在水处理中的应用，本申请首先以β
‑
环糊精接枝改性的羧甲基纤维素、壳聚糖、聚乙烯醇、正硅酸乙酯为原料制备互穿结构的复合气凝胶，然后与活化剂活化固化的污泥复配组成吸附材料，该吸附材料成本低，吸附性能优异，用于水处理时效率高，对水体无二次污染。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：
[0006]一种基于高性能活化污泥的吸附材料，包括预处理污泥、复合气凝胶；所述预处理
污泥和复合气凝胶的质量比为(2
‑
4)：1；所述预处理污泥为污泥活化剂和污泥直接混合得到；所述污泥活化剂、污泥的质量比为1：(15
‑
20)。所述复合气凝胶为β
‑
环糊精接枝的生物质材料与二氧化硅形成的具有互穿结构的多孔凝胶材料；所述生物质材料为羧甲基纤维素与壳聚糖的混合物。
[0007]作为上述技术方案的优选，所述污泥活化剂的粒径大小为200目，其以重量份计，包括5
‑
15份石英砂、20
‑
25份草灰、18
‑
25份沸石、20
‑
35份粉煤灰、10
‑
20份石灰石。
[0008]所述复合气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)将β
‑
环糊精和羧甲基纤维素混合加入到10wt％氢氧化钠溶液中搅拌至固体溶液，然后加入环氧氯丙烷，搅拌至溶液成凝胶状，升温至60
‑
70℃下反应1
‑
5h，反应结束后冷却至室温，并依次采用去离子水和无水乙醇洗涤沉淀，最后将沉淀干燥得到β
‑
环糊精接枝改性的羧甲基纤维素；
[0010](2)将β
‑
环糊精接枝改性的羧甲基纤维素溶液、聚乙烯醇溶液、壳聚糖的乙酸溶液混合搅拌处理1h，制得混合液A，将正硅酸乙酯和无水乙醇混合制得混合液B，将混合液B缓慢滴加到混合液A中，边滴加边搅拌，滴加结束后继续滴加戊二醛溶液，搅拌处理20
‑
50min，制得的混合物倒入模具中，并将装有混合物的模具在液氮中定向冷冻干燥处理，最后在烘箱内100
‑
120℃下处理1
‑
2h，制得复合气凝胶。
[0011]作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述β
‑
环糊精、羧甲基纤维素、氢氧化钠溶液、环氧氯丙烷的质量比为1：(1
‑
3)：(50
‑
55)：10。
[0012]作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述β
‑
环糊精接枝改性的羧甲基纤维素溶液、聚乙烯醇溶液、壳聚糖的乙酸溶液的质量浓度分别为3
‑
8％、8
‑
15％、3
‑
5％；三者质量比为2:1：(0.6
‑
0.9)。
[0013]作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述混合液B中，正硅酸乙酯、无水乙醇的体积比为1：(5
‑
10)；所述戊二醛溶液的质量浓度为0.1
‑
0.5％。
[0014]作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述混合液B的滴加速度为1
‑
2ml/min。
[0015]作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述混合液A、混合液B、戊二醛溶液的体积比为(10
‑
20)：1：5。
[0016]作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述冷冻干燥处理的条件为：首先控制模具的底部与液氮表面的距离为1
‑
2cm，冷冻处理1h，然后将模具的底部与液氮表面接触，冷冻处理30min，最后将模具置于液氮中，冷冻处理1
‑
2h。
[0017]一种基于高性能活化污泥的吸附材料在水处理中的应用，具体为：
[0018]将制得的吸附材料装于吸附柱内，装填高度控制为1
‑
1.5m，废水从吸附柱的上方以1
‑
1.5L/min的流量进入，从吸附柱的下方流出，停留时间控制为1
‑
2h。
[0019]由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0020]本专利技术提供了一种基于高活化污泥的吸附材料，以β
‑
环糊精接枝改性的羧甲基纤维素、壳聚糖、正硅酸乙酯为原料制备复合气凝胶，并引入了可生物降解的聚乙烯醇，制得的气凝胶材料吸附性能优异。本专利技术制得的气凝胶表面含有大量的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高性能活化污泥的吸附材料，其特征在于：包括预处理污泥、复合气凝胶；所述预处理污泥和复合气凝胶的质量比为(2
‑
4)：1；所述预处理污泥为污泥活化剂和污泥直接混合得到；所述污泥活化剂、污泥的质量比为1：(15
‑
20)。所述复合气凝胶为β
‑
环糊精接枝的生物质材料与二氧化硅形成的具有互穿结构的多孔凝胶材料；所述生物质材料为羧甲基纤维素与壳聚糖的混合物。2.根据权利要求1所述的一种基于高性能活化污泥的吸附材料，其特征在于：所述污泥活化剂的粒径大小为200目，其以重量份计，包括5
‑
15份石英砂、20
‑
25份草灰、18
‑
25份沸石、20
‑
35份粉煤灰、10
‑
20份石灰石。3.根据权利要求1所述的一种基于高性能活化污泥的吸附材料，其特征在于：所述复合气凝胶的制备方法，包括以下步骤：(1)将β
‑
环糊精和羧甲基纤维素混合加入到10wt％氢氧化钠溶液中搅拌至固体溶液，然后加入环氧氯丙烷，搅拌至溶液成凝胶状，升温至60
‑
70℃下反应1
‑
5h，反应结束后冷却至室温，并依次采用去离子水和无水乙醇洗涤沉淀，最后将沉淀干燥得到β
‑
环糊精接枝改性的羧甲基纤维素；(2)将β
‑
环糊精接枝改性的羧甲基纤维素溶液、聚乙烯醇溶液、壳聚糖的乙酸溶液混合搅拌处理1h，制得混合液A，将正硅酸乙酯和无水乙醇混合制得混合液B，将混合液B缓慢滴加到混合液A中，边滴加边搅拌，滴加结束后继续滴加戊二醛溶液，搅拌处理20
‑
50min，制得的混合物倒入模具中，并将装有混合物的模具在液氮中定向冷冻干燥处理，最后在烘箱内100
‑
120℃下处理1
‑
2h，制得复合气凝胶。4.根据权利要求3所述的一种基于高性能活化污泥的吸附材料，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖述成，黄思琪，周峰，
申请(专利权)人：苏州础润生态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：