System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种铁基MOF改性反硝化填料及其制备和应用制造技术_技高网
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一种铁基MOF改性反硝化填料及其制备和应用制造技术

技术编号:40302771 阅读:5 留言:0更新日期:2024-02-07 20:49
本发明专利技术属于废水处理领域的技术,具体涉及一种铁基MOF改性反硝化填料及其制备和应用。本发明专利技术通过将硫自养反硝化填料与壳聚糖修饰的铁基MOF材料进行连接,壳聚糖本身的大量活性官能团有利于化学反应的进行,同时也能作为碳源为反硝化提供原料,配合硫自养反硝化填料本身带有的硫磺,对自养/异养反硝化耦合工艺适用;另外,MOF材料的网状骨架将填料包裹在内,既能增强填料的强度,又能加强填料的缓释性能。本发明专利技术通过将铁基MOF材料的优秀物化性能附加于硫自养反硝化填料之上,使其在各方面的性能均有了较大幅度的提升,有效提高耦合工艺的启动速度和运行稳定性,大大提升硫自养反硝化的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于废水处理领域的技术,具体涉及一种铁基mof改性反硝化填料及其制备和应用。


技术介绍

1、异养反硝化和硫自养反硝化,是当前水处理脱氮领域内的热门研究方向,而两者在原理上存在互补的条件,且生存环境较为接近,因此将两者耦合可以得到较为理想的脱氮效果。但两者的耦合并不是简单的混合,而是需要长时间的培养和调试过后才能保证其稳定运行。因此,反硝化填料对该耦合工艺的启动和运行具有至关重要的作用。

2、中国专利cn 111285462a公开了一种协同反硝化复合悬浮填料,包含单质硫、碳酸钙和煤粉,实现了异养反硝化与硫自养反硝化的耦合,解决了传统反硝化技术中ph过高或过低的问题,同时减少了二次污染的产生,但是其最高总氮去除率仅达到80%以上。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种铁基mof改性反硝化填料及其制备和应用。本专利技术提供的铁基mof改性反硝化填料的总氮去除率在95%以上。

2、为了实现上述目的,本专利技术提供如下技术方案:

3、本专利技术提供了一种铁基mof改性反硝化填料,包括基体单元和包覆所述基体单元的改性单元;

4、所述改性单元为壳聚糖修饰的铁基mof材料;

5、所述基体单元为硫自养反硝化填料;所述硫自养反硝化填料含有硫磺;

6、所述改性单元和基体单元,通过改性单元中的羧基与所述基体单元中的羟基反应所得酯键连接。

7、优选的,所述改性单元和基体单元的质量比为1:2~4;

<p>8、所述改性单元中壳聚糖与铁基mof材料的摩尔比为2.8~6:1。

9、优选的,所述铁基mof改性反硝化填料的bet比表面积为300~330m2/g,孔体积为0.15~0.20cm3/g。

10、优选的,所述硫自养反硝化填料包括硫磺、聚乙烯醇和菱铁矿中的一种或几种。

11、优选的,所述壳聚糖修饰的铁基mof材料中的有机配体包括羧基和氨基中的一种或几种。

12、本专利技术还提供了上述方案所述铁基mof改性反硝化填料的制备方法,包括以下步骤:

13、(1)将铁盐、有机配体化合物和壳聚糖混合进行脱水缩合反应,得到壳聚糖修饰的铁基mof材料;

14、(2)将所述壳聚糖修饰的铁基mof材料与硫自养反硝化填料和相转移催化剂混合进行脱水缩合反应,得到铁基mof改性反硝化填料。

15、优选的,步骤(1)中,所述铁盐中铁元素和有机配体化合物的摩尔比为4.9~6.5:1;

16、所述壳聚糖和有机配体化合物的摩尔比为1~2:1。

17、优选的,步骤(2)中,所述壳聚糖修饰的铁基mof材料和硫自养反硝化填料的质量比为1:2~4;

18、所述相转移催化剂和壳聚糖修饰的铁基mof材料的摩尔比为1:30~50。

19、优选的,步骤(2)中,所述脱水缩合反应的温度为90~100℃,保温时间为2~3h。

20、本专利技术还提供了上述方案所述铁基mof改性反硝化填料或上述方案所述制备方法得到的铁基mof改性反硝化填料在废水处理中的应用。

21、本专利技术提供了一种铁基mof改性反硝化填料。本专利技术提供的铁基mof改性反硝化填料,总氮去除率在95%以上。本专利技术通过将硫自养反硝化填料与壳聚糖修饰的铁基mof材料进行连接,壳聚糖本身的大量活性官能团有利于化学反应的进行,同时也能作为碳源为反硝化提供原料,配合硫自养反硝化填料本身带有的硫磺,对自养/异养反硝化耦合工艺适用;另外,mof材料的网状骨架将填料包裹在内,既能增强填料的强度,又能加强填料的缓释性能。本专利技术通过将铁基mof材料的优秀物化性能附加于硫自养反硝化填料之上,使其在各方面的性能均有了较大幅度的提升,用于厌氧氨氧化及硫自养微生物培养驯化和耦合,以及反应器的运行,有效提高耦合工艺的启动速度和运行稳定性,大大提升硫自养反硝化的性能,对提高废水处理效果具有重要作用。

22、并且,铁基mof材料与沸石具有类似的结构,原料丰富且价格低廉,同时有比沸石更高的孔隙率和比表面积,在微生物挂膜生长方面,相较于传统填料中添加沸石的效果更为优异;同时,铁基mof材料对水中的部分有毒有害物质具有吸附作用,且fe离子的类芬顿效应可用于有机物的降解,扩展了硫自养反硝化填料在废水处理中的适用性。

23、本专利技术还提供了上述方案所述铁基mof改性反硝化填料的制备方法。本专利技术首先制备壳聚糖修饰的铁基mof材料,通过引入壳聚糖的方式,使铁基mof材料表面引入大量活性官能团,有利于化学反应的进行;随后,将壳聚糖修饰的铁基mof材料通过化学键合的方式,固定在硫自养反硝化填料上,得到铁基mof改性反硝化填料。本专利技术提供的填料引入了铁基mof材料,结合了传统缓释填料的缓释性能与mof材料的结构、吸附和降解优势,大大提升了硫自养反硝化的脱氮性能。

24、本专利技术还提供了上述方案所述铁基mof改性反硝化填料或上述方案所述制备方法得到的铁基mof改性反硝化填料在废水处理中的应用。本专利技术提供的铁基mof改性反硝化填料,在废水深度脱氮方面,特别是针对带有一定色度的含氮废水,可以实现较为优异的脱氮效果,有较高的实际利用价值。

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【技术保护点】

1.一种铁基MOF改性反硝化填料,包括基体单元和包覆所述基体单元的改性单元;

2.根据权利要求1所述的铁基MOF改性反硝化填料,其特征在于,所述改性单元和基体单元的质量比为1:2~4;

3.根据权利要求1或2所述铁基MOF改性反硝化填料,其特征在于,所述铁基MOF改性反硝化填料的BET比表面积为300~330m2/g,孔体积为0.15~0.20cm3/g。

4.根据权利要求1所述的铁基MOF改性反硝化填料,其特征在于,所述硫自养反硝化填料包括硫磺、聚乙烯醇和菱铁矿中的一种或几种。

5.根据权利要求1或2所述的铁基MOF改性反硝化填料,其特征在于,所述壳聚糖修饰的铁基MOF材料中的有机配体包括羧基和氨基中的一种或几种。

6.权利要求1~5任一项所述铁基MOF改性反硝化填料的制备方法,包括以下步骤:

7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述铁盐中铁元素和有机配体化合物的摩尔比为4.9~6.5:1;

8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述壳聚糖修饰的铁基MOF材料和硫自养反硝化填料的质量比为1:2~4;

9.根据权利要求6或8所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述脱水缩合反应的温度为90~100℃,保温时间为2~3h。

10.权利要求1~5任一项所述铁基MOF改性反硝化填料或权利要求6~9任一项所述制备方法得到的铁基MOF改性反硝化填料在废水处理中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种铁基mof改性反硝化填料,包括基体单元和包覆所述基体单元的改性单元;

2.根据权利要求1所述的铁基mof改性反硝化填料,其特征在于,所述改性单元和基体单元的质量比为1:2~4;

3.根据权利要求1或2所述铁基mof改性反硝化填料,其特征在于,所述铁基mof改性反硝化填料的bet比表面积为300~330m2/g,孔体积为0.15~0.20cm3/g。

4.根据权利要求1所述的铁基mof改性反硝化填料,其特征在于,所述硫自养反硝化填料包括硫磺、聚乙烯醇和菱铁矿中的一种或几种。

5.根据权利要求1或2所述的铁基mof改性反硝化填料,其特征在于,所述壳聚糖修饰的铁基mof材料中的有机配体包括羧基和氨基中的一种或几...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘波吴圣凯赵选英范遥彭震叶旭刘其松
申请(专利权)人:南京大学
类型:发明
国别省市:

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