一种轻质多孔人工湿地基质的制备方法及由有制备的基质技术

本发明专利技术提供一种利用铝污泥制备新型轻质人工湿地基质材料的制备方法，本发明专利技术的方法以铝污泥颗粒为原料，与制备多孔聚氨酯泡沫的聚醚多元醇混合物一起经发泡反应，制备出兼具铝污泥吸附性能和聚氨酯轻质多孔特征的基质。污泥吸附性能和聚氨酯轻质多孔特征的基质。污泥吸附性能和聚氨酯轻质多孔特征的基质。

【技术实现步骤摘要】
一种轻质多孔人工湿地基质的制备方法及由有制备的基质


[0001]本专利技术属于水处理
，具体涉及一种人工湿地基质的制备方法以及由其制备得到的基质。

技术介绍

[0002]人工湿地技术是将污水有控制地投配到经人工建造的湿地上，利用土壤、人工介质、植物和微生物的物理、化学和生物的三重协同作用对污水、污泥进行处理。传统的人工湿地主要以土壤、砂子和砾石为基质。
[0003]基质又称介质、支撑基质/材料、填充材料，是人工湿地不可或缺的组成部分，也是大部分物理、化学和生物反应的场所。一方面，基质是支撑湿地植物生长的载体，湿地植物也可从中获取生长所需的营养物质；另一方面，基质为湿地微生物的生长提供了必要的生存场所。此外，基质在人工湿地去除污染物的过程中扮演着重要角色，在湿地污水净化过程中起着核心作用，尤其是对难降解污染物、外源性有机物和重金属的去除。因此，基质选择是湿地能否实现高效污染物去除效率的关键。
[0004]铝污泥是给水厂的副产物，其一般处理放式为填埋，有研究者利用铝污泥对磷的吸附特性，将其作为基质回用于人工湿地。经过十几年探索，铝污泥被证明是一种高效的人工湿地基质，同时铝污泥在吸附饱和之后能够作为磷肥回收利用，真正实现了“以废治废”。然而研究中发现，原生铝污泥在水体中容易流失，可能导致人工湿地出现堵塞等问题，同时，由于原生铝污泥泥饼比重大、无定形态，导致运输和装填困难、费用较高。此外，铝污泥粉末还容易造成湿地床体堵塞，阻碍了铝污泥作为人工湿地基质资源化利用。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种新的以轻质铝污泥为原料制备人工湿地基质材料的方法，以及由该方法制备得到的基质材料。本专利技术的技术方案如下所述：
[0006]一种轻质铝污泥人工湿地基质材料的制备方法，所述方法包括：
[0007]将制备聚氨酯的聚醚多元醇混合物、异氰酸酯与铝污泥混合，反应制得所述基质材料。
[0008]根据本专利技术的制备方法，其中聚醚多元醇混合物、异氰酸酯、铝污泥三者的质量比为20
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50：15
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40：200
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300，例如8：5：50。
[0009]根据本专利技术的制备方法，所述铝污泥经晾晒、研磨、筛分、清洗、烘干预处理后再混合。
[0010]根据本专利技术的制备方法，所述晾晒直至铝污泥的含水率降至40
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50％；；所述研磨将得到60
‑
100目的铝污泥粉；所述清洗采用蒸馏水反复清洗干净；和/或所述烘干温度为90
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120℃，例如100
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110℃，例如105℃。
[0011]根据本专利技术的制备方法，所述聚醚多元醇混合物包括如下组分：聚醚多元醇、催化剂、泡沫稳定剂和水。
[0012]其中，所述的聚醚多元醇是高活性聚醚多元醇和聚合物多元醇(POP)的混合物。例如聚醚多元醇330N和POP3630的混合物。二者的质量比例可以是聚醚多元醇330N：POP3630为3：1～1：1，例如2.5：1～1.5:1，例如是7：3。
[0013]所述的催化剂是有机锡和/或胺催化剂，尤其是有机锡和胺的混合物，例如三乙烯二胺和辛酸亚锡的混合物，其二者质量比例为3：1～1：1，例如10：7。
[0014]所述的泡沫稳定剂是有机硅，例如硅油L580。
[0015]所述聚醚多元醇、催化剂、泡沫稳定剂和水的质量份比为200
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400：6
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12：0.5
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3：20
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50，例如350：8.5：1：35。
[0016]根据本专利技术的制备方法，所述异氰酸酯具体为PM200。
[0017]根据本专利技术的制备方法，所述反应制得基质材料的方法是一步发泡法。具体的，包括以下步骤：(1)按配比配置多元醇混合物；(2)加入铝污泥；(3)加入异氰酸酯；(4)发泡至成熟硬化。
[0018]根据本专利技术的制备方法，所述一步发泡法还包括将成熟硬化后的发泡材料去皮，以及根据需要切割。
[0019]本专利技术还提供一种由以上方法制备得到的轻质多孔铝污泥人工湿地基质材料。
[0020]本领域技术人员可以理解，利用多元醇混合物制备聚氨酯泡沫材料是本领域的常规技术，该技术中，多元醇与异氰酸酯生成聚氨酯，且因为原料具有多官能度，可得到交联网络，这使得发泡体系能够迅速凝胶，一般的发泡反应，都有水参与，异氰酸酯与水反应生成脲的交联(凝胶反应)，并产气发泡。上述所有反应体系产生大量热，使得发泡反应在短时间内完成。发泡反应可以采用预聚体法发泡工艺和一步发泡工艺。一步发泡工艺是目前普遍采用的制造工艺，主要是将聚醚或聚酯多元醇、异氰酸酯、水，催化剂、以及其他添加剂等原料混合，在高速搅拌下进进行发泡。
[0021]本专利技术所称的聚醚多元醇是主链含有醚键(—R—O—R—)，端基或侧基含有大于2个羟基(—OH)的低聚物。是以低分子量多元醇、多元胺或含活泼氢的化合物为起始剂，与氧化烯烃在催化剂作用下开环聚合而成。通常大家按照用途来区分为软泡聚醚、硬泡聚醚和弹性体聚醚。按照反应活性来说，可以分为低活性聚醚、中等活性聚醚、高活性聚醚。
[0022]本专利技术所用的聚醚多元醇330N是一种甘油为起始剂，环氧乙烷、环氧丙烷为聚合单体，含有较高伯羟基活性成分，环氧乙烷封端，分子量达到4800的一种通用聚醚多元醇。依照分类，330N是一种中高活性，高回弹性聚醚。
[0023]本专利技术所称的聚合物多元醇，具体为乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇，俗称“聚合物多元醇”(PolyetherPolyol)，简称POP。聚合物多元醇是以通用聚醚多元醇为基础聚醚(一般以通用软泡聚醚三醇、高活性聚醚)，加丙烯腈、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、氯乙烯等乙烯基单体及引发剂，在100度左右和氮气保护下进行自由基接枝聚合而成。
[0024]有益效果
[0025]本专利技术提供一种利用铝污泥制备新型轻质人工湿地基质材料的制备方法，本专利技术的方法将铝污泥颗粒与多孔聚氨酯泡沫结合，制备出兼具铝污泥吸附性能和聚氨酯轻质多孔特征的新型基质。本专利技术的轻质多孔材基质不仅克服了铝污泥直接作为基质易堵塞、不成型的问题，此外常温发泡技术制备基质的方法避免了基质制备过程中的能源消耗。
[0026]本专利技术制备得到的新型基质具有以下特点和优势：在发泡反应中，铝污泥颗粒通
过搅拌与聚氨酯原料充分混合，最终均匀分布于聚氨酯骨架中。铝污泥的加入增加了聚氨酯软泡的抗压强度，使其作为湿地基质时不易发生形变和坍塌；同时，由于聚氨酯的粘合和包裹，铝污泥被固定成型，并可以制作成任意形状和尺寸，适合不同尺寸和规模的需求，且便于吸附饱和后回收和更换；此外，聚氨酯软泡轻质多孔的特点降低了铝污泥基质的比重、减缓了湿地运行过程中的基质堵塞问题、增加了铝污泥与污染物的接触面积，，更利于微生物的附着及生长，同时基质内部分布着微小的铝污泥颗粒，这使得基质具有一定的磷吸附能力。同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻质铝污泥人工湿地基质材料的制备方法，所述方法包括：将制备聚氨酯的聚醚多元醇混合物、异氰酸酯与铝污泥混合，反应制得所述基质材料。根据本发明的制备方法，其中聚醚多元醇混合物、异氰酸酯、铝污泥三者的质量比为20
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50：15
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40：200
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300，例如8：5：50。2.根据权利要求1的制备方法，所述铝污泥经晾晒、研磨、筛分、清洗、烘干预处理后再混合。3.根据权利要求1的制备方法，所述晾晒直至铝污泥的含水率将至40
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50％；所述研磨将得到60
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100目的铝污泥粉；所述清洗采用蒸馏水反复清洗干净；和/或所述烘干温度为90
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120℃，例如100
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110℃，例如105℃。4.根据权利要求1的制备方法，所述聚醚多元醇混合物包括如下组分：聚醚多元醇、催化剂、泡沫稳定剂和水。优选的，所述的聚醚多元醇是高活性聚醚多元醇和聚合物多元醇(POP)的混合物。例如聚醚多元醇330N和POP3630的混合物。二者的质量比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁春博，赵亚乾，赵晓红，张文杉，任柏铭，邢月，黄婷，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：