【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多相膨胀型泡沫灭火剂，具体涉及一种基于剩余污泥生物质回收技术的多相膨胀型泡沫灭火剂及其制备方法，属于灭火剂。
技术介绍
1、随着研究的进展与技术的进步，污水处理厂已经能够满足对水中污染物去除的要求，而如何将污水处理厂产生的大量剩余污泥减量化和无害化处理进而进行资源回收将会是未来研究的重点。
2、目前，剩余污泥作为一种固体废物主要通过卫生填埋进行无害化处理，即使对剩余污泥中的成分进行提取，也大多局限于对其中单一生物材料的回收提取，忽略了对多种生物材料连续回收的研究，导致很多生物质被作为废弃物丢弃，造成了极大的资源浪费。剩余污泥中含有大量有机物，高达污泥干重的70%，这些有机物中包含了多种生物材料。其中蛋白质含量最高，占污泥干重的 30%~60%，可作为泡沫灭火剂的生产原料；胞外聚合物（eps）由蛋白质（结构蛋白和酶）、多糖、核酸和脂质、腐殖质和一些细胞间聚合物构成，最大含量占污泥生物量的40%左右。类藻酸盐（ale）主要由古罗糖醛酸（g）和甘露糖醛酸（m）组成，展现出了与藻酸盐类似的水凝胶特性，与钙离子结合会形成一种“鸡蛋盒”结构，即凝胶。这些从污泥中回收到的生物质材料在泡沫灭火剂制备领域具有广阔的应用前景。
3、胞外聚合物可与燃烧过程中形成的焦炭与无机物及炭残余物结合，进一步膨胀发泡形成多孔泡沫炭层阻止热传递，降低可燃性气体释放量和隔绝氧气，胞外聚合物所包含的磷蛋白中的磷酸基团受热分解能释放出磷氧自由基（po·），能捕获气相中促进燃烧反应的h·和·oh，阻断或减缓烃类分支或燃烧链式反应，
4、类藻酸盐同样具有阻燃效应。在燃烧过程中能形成一种主要为碳化物质的粘性残层，阻断热传递；与胞外聚合物类似，类藻酸盐在受热分解时也会产生大量的吸热基团降低织物表面温度，反应生成的水蒸气和二氧化碳也可以稀释气相可燃物浓度；类藻酸盐与钙离子形成的水凝胶受热分解时极易粘连使传热阻力增大；加入的钙离子在燃烧时会生成caco3和ca(oh)2，形成一层保护层，阻止可燃性气体向外释放，并阻止外部氧气向内扩散。
技术实现思路
1、针对剩余污泥的现状，本专利技术对其资源化回收提供了一种有效的方法 ，即将剩余污泥中的生物质进行综合全面的提取，用于制备灭火剂。本专利技术提供了一种基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂，该泡沫灭火剂选择剩余污泥为原料，将从剩余污泥中提取的泡沫蛋白、胞外聚合物、类藻酸盐用于灭火剂制备中，具有生产成本低、灭火效果好的优势。
2、本专利技术中的膨胀型泡沫灭火剂中的“膨胀型”指的是灭火剂在使用时，胞外聚合物中的含磷基团在燃烧过程中会与其它无机物（如钙离子等）结合形成一种热稳定性的惰性物质，这种惰性物质与胞外聚合物中的其他有机物（如纤维素、多糖等）燃烧产生的焦炭结合，进一步膨胀发泡形成一种具有致密的高热稳定性的泡沫状炭层覆盖在可燃物表面，阻止热传递，降低可燃性气体释放量和隔绝氧气。
3、一种基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂，其包括单独包装的气相和液固相，所述气相为驱动气体，所述液固相为质量比1：0.12-0.20的泡沫蛋白和eps-ale阻燃颗粒的混合物；所述eps-ale阻燃颗粒的制备方法为：
4、（1）取剩余污泥，对其进行离心，收集底部的湿污泥；
5、（2）将湿污泥用水分散，然后加入na2co3溶液调整ph至10.5-11.5，然后在搅拌下加热处理，处理后离心，所得上清液过滤，获得胞外聚合物溶液；
6、（3）以步骤（2）的胞外聚合物溶液为原料，将其放入3500da的透析袋中进行透析，将得到的透析提取物在搅拌下用酸调节ph至2.15-2.25，然后将调整ph后的透析提取物离心，收集底部的凝胶状颗粒，边搅拌边向凝胶状颗粒中加入na2co3溶液，直至ph达到8.3-8.7，得类藻酸盐溶液；
7、（4）将类藻酸盐溶液真空冻干，得到干燥的类藻酸盐，然后将其与ph为8.3-8.7的na2co3溶液配置成2-4wt%的类藻酸盐复配液；
8、（5）将纳米二氧化硅放入类藻酸盐复配液中浸泡，然后在搅拌下向类藻酸盐复配液中加入cacl2溶液直至有凝胶颗粒产生，然后进行真空冻干，收集凝胶颗粒，得包覆类藻酸盐的纳米二氧化硅；
9、（6）将步骤（2）的胞外聚合物溶液、二氰二胺和水混合，得阻燃溶液，将包覆类藻酸盐的纳米二氧化硅放入阻燃溶液中，在搅拌下进行加热处理，然后将所得凝胶颗粒取出，真空冻干，得到eps-ale阻燃颗粒。
10、进一步的，本专利技术通过步骤（1）-（3）从剩余污泥中提取出胞外聚合物溶液和类藻酸盐溶液，其中胞外聚合物溶液中包含有类藻酸盐，因此以胞外聚合物溶液为原料进一步提取类藻酸盐溶液。因为胞外聚合物溶液和类藻酸盐溶液都是本专利技术需要的原料，因此在实际操作中，可以一次性大量的制备胞外聚合物溶液，然后再以其为原料进一步制备类藻酸盐溶液，也可以先制备胞外聚合物溶液，然后再按照（1）-（3）的步骤制备类藻酸盐溶液。
11、进一步的，步骤（2）中，湿污泥与水的质量比为1:15-20，na2co3溶液的浓度为0.5-1.5mol/l。
12、进一步的，步骤（2）中，在搅拌、75-85℃下对湿污泥分散液加热处理30-40min。搅拌的转速一般为350-450r/min。
13、进一步的，步骤（3）中，将胞外聚合物溶液放入3500da的透析袋中透析24-26h，期间每12-13小时更换一次透析所用的水。
14、进一步的，步骤（3）中，在室温下，以80-120转/min的转速缓慢搅拌透析提取物，然后加酸调整ph至2.15-2.25，得到凝胶状颗粒，所述凝胶状颗粒是酸性的类藻酸盐（ale）。所用的酸可以为各种常用的无机酸，例如浓度1-2mol/l的盐酸。
15、进一步的，步骤（3）中，na2co3溶液的浓度优选为0.05-0.15mol/l。
16、进一步的，步骤（4）中，为了减少对类藻酸盐结构的破坏，将其真空冻干（冻干即冷冻干燥）后再进行复配， 真空冷冻干燥优选在-65～-75℃的温度下进行，例如-65℃、-72℃、-75℃，处理时间一般为70-75h。
17、进一步的，步骤（5）中，纳米二氧化硅的粒径为70-400nm，例如70nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm。
18、进一步的，步骤（5）中，将纳米二氧化硅放入过量的类藻酸盐溶液中充分浸泡22-26h，以达到类藻酸盐与纳米二氧化硅充分的接触目的，浸泡后再向溶液中加入cacl2溶液，使类藻酸盐和氯化钙反应，在纳米二氧化硅表面形成一层凝胶层，包覆凝胶层后的纳米二氧化硅颗粒明显变大，得到凝胶颗粒。所用的cacl2溶液的浓度为0.05-0.15m本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂，其特征是：包括单独包装的气相和液固相，所述气相为驱动气体，所述液固相为质量比1：0.12-0.20的泡沫蛋白和EPS-ALE阻燃颗粒的混合物；所述EPS-ALE阻燃颗粒的制备方法为：
2.根据权利要求1所述的基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂，其特征是：步骤（2）中，湿污泥与水的质量比为1:15-20，Na2CO3溶液的浓度为0.5-1.5mol/L；步骤（2）中，在75-85℃下加热处理30-40min。
3.根据权利要求1所述的基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂，其特征是：步骤（3）中，透析24-26h，期间每12-13小时更换一次透析所用的水；步骤（3）中，在80-120转/min的转速下加入酸，所述酸为1-2mol/L的盐酸，Na2CO3溶液的浓度为0.05-0.15mol/L。
4.根据权利要求1所述的基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂，其特征是：步骤（5）中，纳米二氧化硅的粒径为70-400nm。
5.根据权利要求1或4所述的基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂，其特征是：步骤（
6.根据权利要求1所述的基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂，其特征是：步骤（6）中，阻燃溶液中，胞外聚合物溶液的含量为18-25wt%，二氰二胺的含量为3-8wt%。
7.根据权利要求1或6所述的基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂，其特征是：步骤（6）中，在38-45℃下加热处理20-30min。
8.根据权利要求1所述的基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂，其特征是：所述泡沫蛋白为从剩余污泥中回收的泡沫蛋白原液；优选的，所述泡沫蛋白原液采用下述方法A或方法B的方式获得：
9.根据权利要求1所述的基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂，其特征是：所述驱动气体为氮气、氩气和七氟丙烷中的至少一种，优选的，所述驱动气体为氮气、氩气和七氟丙烷的混合气体，更优选的，氮气、氩气、七氟丙烷的摩尔比为45：40：15。
10.一种权利要求1所述的基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂，其特征是：包括单独包装的气相和液固相，所述气相为驱动气体，所述液固相为质量比1：0.12-0.20的泡沫蛋白和eps-ale阻燃颗粒的混合物；所述eps-ale阻燃颗粒的制备方法为：
2.根据权利要求1所述的基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂，其特征是：步骤（2）中，湿污泥与水的质量比为1:15-20，na2co3溶液的浓度为0.5-1.5mol/l；步骤（2）中，在75-85℃下加热处理30-40min。
3.根据权利要求1所述的基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂，其特征是：步骤（3）中，透析24-26h，期间每12-13小时更换一次透析所用的水；步骤（3）中，在80-120转/min的转速下加入酸，所述酸为1-2mol/l的盐酸，na2co3溶液的浓度为0.05-0.15mol/l。
4.根据权利要求1所述的基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂，其特征是：步骤（5）中，纳米二氧化硅的粒径为70-400nm。
5.根据权利要求1或4所述的基于剩余污泥的多相膨胀型泡沫灭火剂，其特征是：步骤（5）中，纳米二氧化...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅兴远，李晨，楼冠辰，刘静，房祥艳，曲业岭，王玉胜，王力，武强，马宏旺，
申请(专利权)人：山东同信智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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