一种磁性复合填料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及废气处理技术领域，具体涉及一种磁性复合填料及其制备方法，可作为生物填料应用于生化装置。本发明专利技术为空心球外壳体与内置多孔球组合，具有高孔隙率、高比表面积和高气流通透性的特征，保证气流与填料充分接触，并兼顾气体流通渠道畅通，减小体系内的压力损失。同时，该填料有利于气体在反应器中均匀分散，提高空间利用率，增大其与多孔填料表面微生物的接触面积，强化了降解效果。此外，通过对外壳体以及多孔球进行充磁，形成高密度的稳定异极磁场，激发微生物磁效应，提高代谢酶活性，强化有机物的生物降解过程，提升废气中有机物的净化效果。本发明专利技术原料来源广泛、经济性好及高效节能，可推广至各类废气净化工艺。可推广至各类废气净化工艺。可推广至各类废气净化工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性复合填料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及废气处理
，具体涉及一种磁性复合填料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前处理废气大多采用化学处理或生物降解的方式，其中生物技术是一种绿色清洁的处理手段，它将废气物质降解成二氧化碳、水等无害物质。由于生物技术在使用过程中不会衍生有毒有害的副产品，同时其对环境友好的特点，生物技术的应用也逐渐受到社会及家庭的青睐。众所周知，生物填料是生物降解废气技术的核心之一，它为微生物提供了较多生长的空间；同时微生物的降解性能也与反应器内填料的材质、结构、物化特性等息息相关。
[0003]生物填料的样式繁杂多样，主要有固定型填料、悬挂式填料、悬浮式填料以及组合填料四种类型。当填料与微生物的接触面积越大，对应的附着微生物数量也会越多，对应难降解物质的转化率会大幅提升。传统的生物填料一般采用聚丙烯塑料、填料泡沫以及其它多聚物等混合改性而成；但在实际应用时，改性填料的表面会在不断的水流冲刷下逐渐磨平，表面的润湿性会随之降低，对应的亲水性会变差。由于生物填料的亲水性能和生物亲和性较差，生物填料表面接触角较高，微生物附着性较差，这也导致其在挂膜速度、挂膜量及膜与填料的紧密度方面存在不足，进一步影响废气处理效率。现有的大多数通过改善其表面的亲水亲和性来对生物填料进行改性处理，但改性填料的亲水性较好时，其表面的液膜厚度显著增加，对应的气体传质阻力也随之加大，致使整体的降解性能较差。总体来说，填料表面的液膜厚度必须严格控制，使其处于一个合适的区域，这样才能保障气液间的正常传质。
[0004]此外，随着废气生物降解技术的发展，越来越多的科研人员开始研究磁处理技术并将其应用到废气降解领域。传统的在废气生物降解反应器外设置磁场，能大幅提升生物降解率；但由于工业废气处理设施所占空间巨大，设置外加磁场的成本较高，不利于工业化生产。另一方面，由于电流产磁过程中容易发热，这也使得外置磁场存在一定的安全隐患，所有这些因素导致其产业化发展受到极大限制；而内置磁场则能很好的规避此类问题，生产及维护成本较低，并且能够加强废气的生物降解。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为了克服现有技术中的微生物附着性差、孔隙率较小、填料容易堵塞、压损过大致使对废气处理效果不佳的问题，提供了一种磁性复合填料及其制备方法。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种磁性复合填料，包括外壳体，所述外壳体内部设置有空腔，所述外壳体上还设置有与空腔相连通的流通孔，所述空腔内设置有多孔球，所述多孔球与外壳体内壁之间填充有多孔填料，所述多孔球与外壳体具有磁性。
[0007]传统的生物填料结构大多数采用半圆形辅片和中心轴组成的空心球形，其填料是
用聚乙烯混有少量的聚丙烯注塑而成，其结构简单、成本低、比表面积大、易于挂膜；但该类型生物填料降解废气时，球体间互相碰撞，各种辅片间互相啮合摩擦，致使其生物膜极容易掉落。现有的生物填料一般采用两个网格状半球扣合成一个网格球形组成的网笼形，其材料是用聚乙烯混有少量的聚丙烯和其他充填粉料注塑成型，此构型有利于微生物生长挂膜且能促进有机物被微生物降解。由于此类生物填料内的生物膜不易更新脱落，填料内的微生物生长繁殖过度，容易堵塞填料，使得网笼形生物填料内外、生物膜间传质性能不佳。
[0008]本专利技术设计了一种磁性复合填料。包括外壳体，外壳体内部设置有空腔，外壳体上还设置有与空腔相连通的流通孔，空腔内设置有多孔球，多孔球与外壳体内壁之间填充有多孔填料。该填料通过中空的外壳体与空心结构的多孔球结合的方式，内部孔隙率显著增大，有效避免填料堵塞。而流通孔的设计，有利于均匀分散体系内气体的流向，延长其停留时间；也使得气体在流通过程中遇到的阻力减小，体系内的压力损失也大大减小。此外，对外壳体和多孔球进行充磁，使得其具有恒定弱磁性，有益于微生物的生长和繁殖。同时，异极磁场的存在一定程度上增强了降解菌体内酶的活性，使得废气降解速率加快。另外，在多孔球与外壳体内壁之间填充多孔填料，有助于促进微生物附着在多孔填料上；这也增大了多孔填料上的微生物的接触面积，促进更多的微生物发生磁效应。通过采用全方位充斥静磁场的外壳体和多孔球与多孔填料组装配合，形成一种性能稳定的磁性复合填料，从而有效提升其对废气的降解效果。
[0009]作为优选，所述外壳体包括上下两个半壳体，所述半壳体之间相互嵌插形成一个完整球形外壳体。
[0010]作为进一步优选，所述外壳体可以为多面球体、或空心球、或实心球类结构，所述外壳体具有大的表面积。
[0011]采用上下两个半壳体相互嵌插形成一个完整球形外壳体的结构，使得体系内气体经过外壳体时受到球面阻截，这也促使气体的流向发生一定的弯曲倾斜，从而降低废气的进气速率。同时，气流的运动路径延长，促使气体在体系内的停留时间逐渐增加，这些变化因素都在一定程度上促进微生物与废气的充分接触，它也进一步提升了微生物对废气的降解性能。
[0012]作为优选，所述外壳体上设置有呈辐射状交错排列的流通片，所述相邻流通片之间形成与空腔相连通的流通孔。
[0013]设置多个流通片有效增加磁性复合填料的比表面积，有利于微生物生长挂膜。流通孔的设计，有利于均匀分散体系内气体的走向，延长其停留时间。使得气体在流通过程中遇到的阻力减小，体系内的压力损失也大大减小。
[0014]作为优选，所述多孔球外表面对称设置有两个用于与外壳体固定的连接杆，使得多孔球能够通过连接杆悬置在空腔内部。
[0015]作为进一步优选，所述多孔球内部为空心结构，所述多孔球由左右两个多孔半球相互嵌插形成。左右两个多孔半球之间存在一定间隙。
[0016]多孔球通过连接杆悬置在空腔内部，其内部孔隙率超过了90％，能有效避免填料堵塞。同时，在降解过程中，多孔填料固定填充在多孔球与外壳体内壁之间，低于50％的空间被微生物所占据。内部为空心结构的多孔球的存在，进一步促使体系内的压力损失始终较小。
[0017]作为优选，所述多孔填料的孔径大小为0.5～2mm，孔隙率大于90％。
[0018]作为进一步优选，所述多孔填料为毛刺球、聚氨酯泡沫、聚氨酯海绵中的一种或多种的组合。
[0019]多孔填料的孔隙率大于90％，有利于增强微生物在多孔填料表面的附着性。同时，多孔填料的孔径选择0.5～2mm，对体系内的气体起到引流分散的作用。孔径小于0.5mm时，多孔填料近似实心结构。气体流入时难以穿过，所遇到的阻力过大，对应的压损会增大。孔径大于2mm时，气体流入时直接穿过；虽然其不受阻力，但也无引流分散作用，这也间接缩短气体在体系内的停留时间，进一步影响废气降解率。此外，多孔填料固定填充在多孔球与外壳体内壁之间，有利于多孔填料表面的生物膜更新脱落。
[0020]作为优选，所述外壳体及多孔球按照重量份数计算，包括以下组分：塑料60～90份，活性炭2～5份，磁粉5～15份，液体分散剂0.5～4份，硅烷偶联剂0.5～3份，淀粉1～3份，硅藻土1.5～4份，羟基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性复合填料，其特征在于，包括外壳体（1），所述外壳体（1）内部设置有空腔（2），所述外壳体（1）上还设置有与空腔（2）相连通的流通孔（3），所述空腔（2）内设置有多孔球（4），所述多孔球（4）与外壳体（1）内壁之间填充有多孔填料（5），所述多孔球（4）与外壳体（1）具有磁性。2.根据权利要求1所述的一种磁性复合填料，其特征在于，所述外壳体（1）包括上下两个半壳体（6），所述半壳体（6）之间相互嵌插形成一个完整球形外壳体（1）。3.根据权利要求1或2所述的一种磁性复合填料，其特征在于，所述外壳体（1）上设置有呈辐射状交错排列的流通片（7），相邻流通片（7）之间形成与空腔（2）相连通的流通孔（3）。4.根据权利要求1所述的一种磁性复合填料，其特征在于，所述多孔球（4）外表面对称设置有两个用于与外壳体（1）固定的连接杆（8），使得多孔球（4）能够通过连接杆（8）悬置在空腔（2）内部。5.根据权利要求1所述的一种磁性复合填料，其特征在于，所述多孔填料（5）的孔径大小为0.5~2mm，孔隙率大于90%。6.根据权利要求1所述的一种磁性复合填料，其特征在于，所述外壳体（1）及多孔球（4）按照重量份数计算，包括以下组分：塑料60~90份，活性炭2~5份，磁粉5~15份，液体分散剂0.5~4份，硅烷偶联剂0.5~3份，淀粉1~3份，硅藻土1.5~4份，羟基磷灰石1~5份，聚乙烯醇1~5份。7.根据权利要求6所述的一种磁性复合填料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东之，邱金锋，陆李超，陈建孟，李钱，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：