一种用于吸附污染物的改性陶粒组合填料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于吸附污染物的改性陶粒组合填料的制备方法，包括以下步骤：(1)在已经负载的壳聚糖表面进一步负载了偶联剂N‑(2‑氨乙基)‑3‑氨丙基三甲氧基硅烷，制备改性壳聚糖陶粒；(2)利用三价铁掺杂二价铁，并加入石灰乳，使得形成的二价铁氢氧化物在110℃烘干过程中进一步被氧化，制备改性涂铁陶粒；(3)利用自制球壳和绳索将改性壳聚糖陶粒和改性涂铁陶粒进行合理搭配，串联为组合填料。总之，本发明专利技术污水处理效果良好，且工艺简单、经济实用、应用广泛，具有良好的市场推广意义。

A preparation method of modified ceramsite composite filler for adsorbing pollutants

The invention discloses a preparation method of modified ceramsite composite filler for adsorbing pollutants, which includes the following steps: (1) further loading of coupling agent N (2 aminoethyl)3 aminopropyl trimethoxysilane on the surface of loaded chitosan to prepare modified chitosan ceramsite; (2) doping ferrous with trivalent iron and adding lime milk to form ferrous hydroxide. Modified iron-coated ceramics were prepared by further oxidation of the chemicals during drying at 110. (3) Modified chitosan ceramics and modified iron-coated ceramics were rationally matched by self-made spherical shells and ropes, and were connected in series as composite fillers. In a word, the sewage treatment effect of the invention is good, and the process is simple, economical and practical, and widely used, which has good market popularization significance.

【技术实现步骤摘要】
一种用于吸附污染物的改性陶粒组合填料的制备方法
本专利技术属于污水净化处理
，具体涉及一种用于吸附污染物的改性陶粒组合填料的制备方法。
技术介绍
新型材料越来越被广泛应用于人类的生产和生活中。在生产和应用的新材料中，微量的难降解有机物和纳米污染物的释放难以避免。研究发现，难降解有机物(如全氟化合物、多氯多溴类化合物)和纳米物质及其相关产品的生产和使用会使其向环境介质释放，在全球范围内的水环境、大气环境、生物体及人类血液中均有不同程度检出。并且，已经有研究证实这些难降解有机物和纳米物质对生物体和人类健康具有多重毒性。工业废水排放被认为是这两类物质进入水环境的重要途径。目前针对如何在源头和工业废水处理设施中控制和去除这两类物质的研究较多。但是，针对工业废水处理后的尾水、工业园区内受污染的雨水、以及受纳工业区排水的河流中的这两类物质的截留保障措施研究较少。陶粒是一种来源广泛、廉价易得的水处理材料，被广泛应用于去除尾水、雨水和河水中的污染物。以陶粒为核心材料的水处理技术具有操作简单、方便、可行性高的优点。目前陶粒主要用于处理常规有机物、氨氮、悬浮物、磷和重金属等污染物，对去除难降解有机物和纳米物质等新型污染物的研究较少。本专利技术是以陶粒为核心处理材料，通过对陶粒改性，使其具备去除工业废水尾水、工业区路面雨水、工业区纳污河水中难降解或纳米物质的能力。
技术实现思路
针对以上存在的技术问题，本专利技术提供一种用于过滤除污式雨水口、工业废水尾水渗透沟、河道渗透带的组合改性陶粒填料的制备方法。本专利技术的技术方案为：一种用于吸附污染物的改性陶粒组合填料的制备方法，包括以下步骤：(1)制备壳聚糖改性陶粒：将壳聚糖粉末溶解于浓度为5％的醋酸溶液中，制得浓度为1.5％的壳聚糖醋酸溶液，按照质量与体积比为2g:1mL的比例，将经水洗预处理的陶粒加入到所述壳聚糖醋酸溶液中浸渍24h，再将浸渍后的陶粒置于55℃烘箱中烘干，得到半成品壳聚糖改性陶粒；将水和乙醇配制为体积比为5％的混合溶液，滴加醋酸至溶液pH＝5，再加入N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷至浓度为5％，振荡5min后，得到偶联剂溶液，按照质量与体积比为2g:1mL的比例，将所述半成品壳聚糖改性陶粒与所述偶联剂溶液充分混合搅拌2h后，再用无水乙醇洗涤，之后于55℃烘箱中烘干，得到成品壳聚糖改性陶粒；(2)制备涂铁改性陶粒：按照三价铁与二价铁的摩尔比为2：1的比例，将六水氯化铁和七水硫酸亚铁混合为含铁混合物，再将质量比为(1-2)：1的氢氧化钠与所述含铁混合物溶于水中并充分混合，调节pH＝7，制成铁氢氧化物悬浊液，向所述铁氢氧化物悬浊液中加入1-3wt％的石灰乳，得到氢氧化铁悬浊液，按照质量与体积比为4g:1mL的比例，将经水洗预处理的陶粒加入到所述氢氧化铁悬浊液中，并置于110℃烘箱中烘干，得到成品涂铁改性陶粒；(3)制备改性陶粒组合填料：将步骤(1)制备的成品壳聚糖改性陶粒和步骤(2)制备的成品涂铁改性陶粒分别装入球壳中，制得壳聚糖改性陶粒填料球和涂铁改性陶粒填料球，按照一定比例将壳聚糖改性陶粒填料球和涂铁改性陶粒填料球利用绳索串联成一体结构，形成改性陶粒组合填料。进一步地，所述球壳包括镂空半球一、镂空半球二、隔板一、隔板二，所述隔板一与镂空半球一顶部通过螺纹连接，将壳聚糖改性陶粒或涂铁改性陶粒封装在镂空半球一内，隔板一的中轴线位置设有两端为开口的弧形凹槽一，隔板一的边缘处设有2个卡孔，所述隔板二与所述镂空半球二通过螺纹连接，将壳聚糖改性陶粒或涂铁改性陶粒封装在镂空半球二内，隔板二的中轴线位置设有两端为开口的弧形凹槽二，隔板二的边缘处设有2个卡柱，所述卡柱与卡孔一一对应卡接，将镂空半球一和镂空半球二合为球体结构，并使弧形凹槽一和弧形凹槽二合并为能够贯穿绳索的通孔结构。更进一步地，所述隔板一和隔板二均采用聚丙烯微孔发泡材料，孔径大小为1-20μm。聚丙烯微孔发泡材料具有微孔结构，可以负载固定酶，同时，还兼具韧性和刚性，能够起到连接支撑的作用。更进一步地，所述隔板一和隔板二上固定有复合生物酶。更进一步地，所述复合生物酶是由质量比为(1-2):(1-3):1的蛋白酶、角质酶、过氧化物酶组成。可进一步通过酶辅助进行污水处理，强化处理效果，降低有毒有机污染物的含量。进一步地，所述复合生物酶的固定方法包括以下步骤：S1：将精氨酸溶解于纯化水中，配制成浓度为5-8％的精氨酸缓冲溶液；S2：将清洗后的隔板一和隔板二浸泡在所述精氨酸缓冲溶液中24h，得到预处理隔板；S3：按照质量比与体积比为1g:300mL的比例，将所述复合生物酶加入到所述精氨酸缓冲溶液中，得到复合生物酶悬液；S4：按照每个隔板对应500mL复合生物酶悬液的比例，在超声搅拌下通过隔板对复合生物酶悬液进行抽滤，真空干燥，得到固定酶隔板一或固定酶隔板二。通过将酶固定在隔板上，能够提高酶的利用率，同时降低处理废水的成本。此外，本专利技术通过将复合酶利用精氨酸助溶在纯化水中，再利用超声搅拌保持复合酶的分散性，通过抽滤的方式将复合酶固定在隔板上，相较于使用化学交联剂的方法固定酶，这种固定方法能提高酶的活性。进一步地，所述壳聚糖改性陶粒和涂铁改性陶粒的粒径分为1-2mm、2-5mm、5-10mm三种级配。可以根据进水中难降解有机物和纳米污染物的含量确定壳聚糖改性陶粒和涂铁改性陶粒在陶粒组合中所占的比例。进一步地，所述改性陶粒组合填料用于过滤除污式雨水口、工业废水尾水渗透沟、河道渗透带。进一步地，将所述改性陶粒组合填料中心盘旋叠放或回形叠放在布置点内，相较于杂乱堆砌，更加节省空间，且更易在取出时通过绳索拉出进行更替。本专利技术涉及的吸附去除污染物的机理如下：(1)采用壳聚糖改性陶粒吸附去除难降解有机物的机理在于陶粒为与含难降解有机物废水接触提供了反应场所，而陶粒表面负载壳聚糖还有丰富的带正电荷的基团，可以与在环境中通常带负电荷的难降解有机物发生化学吸附作用，从而将其吸附去除。单纯使用壳聚糖可能发生其表面基团脱落的现象，从而弱化对难降解有机物的吸附去除效能。本专利技术在已经负载的壳聚糖表面进一步负载了偶联剂N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷，可以减少带正电荷表面基团的脱落，有助于增强改性陶粒对难降解有机物的吸附去除效果。(2)采用涂铁改性陶粒去除纳米污染物的机理在于陶粒为与含纳米污染物废水接触提供了反应场所。废水中的纳米银、纳米氧化锌等污染物与涂覆在陶粒表面的铁氧化物以化学吸附结合态的形式存在。纳米污染物一旦与铁氧化物结合，就难以再次被释放进入到环境中。但是陶粒的涂铁层可能发生脱落现象。本专利技术在仅使用三价铁的铁氧化物基础上，掺杂了二价铁，并加入石灰乳，使得形成的二价铁氢氧化物在110℃烘干过程中进一步被氧化，牢固地负载在陶粒上，从而有助于增强改性陶粒对难降解有机物的吸附去除效果。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术在已经负载的壳聚糖表面进一步负载了偶联剂N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷，可以减少带正电荷表面基团的脱落，有助于增强改性陶粒对难降解有机物的吸附去除效果。(2)本专利技术在仅使用三价铁的铁氧化物基础上，掺杂了二价铁，并加入石灰乳，使得形成的二价铁氢氧化物在110℃烘干过程中进一步被氧化，牢固地负载在陶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于吸附污染物的改性陶粒组合填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备壳聚糖改性陶粒：将壳聚糖粉末溶解于浓度为5％的醋酸溶液中，制得浓度为1.5％的壳聚糖醋酸溶液，按照质量与体积比为2g:1mL的比例，将经水洗预处理的陶粒加入到所述壳聚糖醋酸溶液中浸渍24h，再将浸渍后的陶粒置于55℃烘箱中烘干，得到半成品壳聚糖改性陶粒；将水和乙醇配制为体积比为5％的混合溶液，滴加醋酸至溶液pH＝5，再加入N‑(2‑氨乙基)‑3‑氨丙基三甲氧基硅烷至浓度为5％，振荡5min后，得到偶联剂溶液，按照质量与体积比为2g:1mL的比例，将所述半成品壳聚糖改性陶粒与所述偶联剂溶液充分混合搅拌2h后，再用无水乙醇洗涤，之后于55℃烘箱中烘干，得到成品壳聚糖改性陶粒；(2)制备涂铁改性陶粒：按照三价铁与二价铁的摩尔比为2：1的比例，将六水氯化铁和七水硫酸亚铁混合为含铁混合物，再将质量比为(1‑2)：1的氢氧化钠与所述含铁混合物溶于水中并充分混合，调节pH＝7，制成铁氢氧化物悬浊液，向所述铁氢氧化物悬浊液中加入1‑3wt％的石灰乳，得到氢氧化铁悬浊液，按照质量与体积比为4g:1mL的比例，将经水洗预处理的陶粒加入到所述氢氧化铁悬浊液中，并置于110℃烘箱中烘干，得到成品涂铁改性陶粒；(3)制备改性陶粒组合填料：将步骤(1)制备的成品壳聚糖改性陶粒和步骤(2)制备的成品涂铁改性陶粒分别装入球壳中，制得壳聚糖改性陶粒填料球和涂铁改性陶粒填料球，按照一定比例将壳聚糖改性陶粒填料球和涂铁改性陶粒填料球利用绳索串联成一体结构，形成改性陶粒组合填料。...

【技术特征摘要】
1.一种用于吸附污染物的改性陶粒组合填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备壳聚糖改性陶粒：将壳聚糖粉末溶解于浓度为5％的醋酸溶液中，制得浓度为1.5％的壳聚糖醋酸溶液，按照质量与体积比为2g:1mL的比例，将经水洗预处理的陶粒加入到所述壳聚糖醋酸溶液中浸渍24h，再将浸渍后的陶粒置于55℃烘箱中烘干，得到半成品壳聚糖改性陶粒；将水和乙醇配制为体积比为5％的混合溶液，滴加醋酸至溶液pH＝5，再加入N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷至浓度为5％，振荡5min后，得到偶联剂溶液，按照质量与体积比为2g:1mL的比例，将所述半成品壳聚糖改性陶粒与所述偶联剂溶液充分混合搅拌2h后，再用无水乙醇洗涤，之后于55℃烘箱中烘干，得到成品壳聚糖改性陶粒；(2)制备涂铁改性陶粒：按照三价铁与二价铁的摩尔比为2：1的比例，将六水氯化铁和七水硫酸亚铁混合为含铁混合物，再将质量比为(1-2)：1的氢氧化钠与所述含铁混合物溶于水中并充分混合，调节pH＝7，制成铁氢氧化物悬浊液，向所述铁氢氧化物悬浊液中加入1-3wt％的石灰乳，得到氢氧化铁悬浊液，按照质量与体积比为4g:1mL的比例，将经水洗预处理的陶粒加入到所述氢氧化铁悬浊液中，并置于110℃烘箱中烘干，得到成品涂铁改性陶粒；(3)制备改性陶粒组合填料：将步骤(1)制备的成品壳聚糖改性陶粒和步骤(2)制备的成品涂铁改性陶粒分别装入球壳中，制得壳聚糖改性陶粒填料球和涂铁改性陶粒填料球，按照一定比例将壳聚糖改性陶粒填料球和涂铁改性陶粒填料球利用绳索串联成一体结构，形成改性陶粒组合填料。2.根据权利要求1所述的一种用于吸附污染物的改性陶粒组合填料的制备方法，其特征在于，所述球壳包括半球一(1)、半球二(2)、隔板一(3)、隔板二(4)，所述隔板一(3)与半球一(1)顶部通过螺纹连接，将壳聚糖改性陶粒或涂铁改性陶粒封装在半球一(1)内，隔板一(3)的中轴线位置设有两端为开口的弧形凹槽一(5)，隔板一(3)的边缘处设有2个卡孔(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彤宙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东,44