一种亲水改性陶粒滤料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种亲水改性陶粒滤料及其制备方法，包括如下步骤：步骤一，将陶粒滤料置于强碱溶液中浸泡，烘干后得到表面活化的陶粒滤料；步骤二。将表面活化的陶粒滤料置于改性溶液中浸泡进行改性，改性溶液包括亲水改性剂和碳源；步骤三，将步骤二中改性处理后的陶粒滤料洗涤、烘干后得到亲水改性陶粒滤料。本发明专利技术的亲水改性陶粒滤料及其制备方法，采用化学接枝的方式，使陶粒滤料表面与亲水改性剂及碳源通过化学键结合，制得的陶粒滤料的亲水特性可长效保持，碳源不主动脱落，不产生二次污染，有效降低了驱氮的频率。有效降低了驱氮的频率。有效降低了驱氮的频率。

A hydrophilic modified ceramsite filter material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种亲水改性陶粒滤料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及新材料
，涉及亲水改性陶粒滤料，具体为一种亲水改性陶粒滤料及其制备方法。

技术介绍

[0002]陶粒滤料作为一种球形多孔轻质滤料，常被应用于曝气生物滤池、反硝化深床滤池等水处理工艺之中。其中曝气生物滤池和反硝化深床滤池均是集生物膜及过滤功能为一体的污水处理单元，在过滤过程中，池内会有部分微生物在滤料表面附着逐渐生成生物膜，用以消耗水中的污染物。该过滤技术与常规污水深度处理工艺相比，处理成本更低，出水水质较高。然而该类型工艺去除污染物的关键是滤料表面所附着的生物膜具有对污染物降解的功能。
[0003]研究发现，滤料表面结构和特性是影响微生物附着的重要因素。一方面，陶粒滤料为多孔结构，比表面积较大，对于微生物的附着是有利的；另一方面，滤料表面的亲疏水性也影响生物膜的附着，提高陶粒滤料表面的亲水性有利于微生物的附着。
[0004]在现有技术的反硝化深床滤池工艺运行过程中，反硝化启动初期，为了快速挂膜，通常的做法是加入液态碳源，这种做法的弊端是易导致出水COD超标。另外，随着反硝化过程的进行，污水中的硝酸盐在微生物的作用下产生氮气。氮气会附着在滤料表面，减小过滤后水通过滤层的空隙，造成滤池水头损失增加。针对这一问题，通常的做法是通过水力驱氮释放滤层中积累的气体。但频繁驱氮，显著提高了能耗，因此，需要对陶粒滤料进行进一步研究，以改善频繁驱氮问题，使滤料表面具有超亲水性，则氮气便不易附着，将会减少驱氮频率或省掉驱氮步骤，节能降耗。
[0005]目前对陶粒滤料表面进行超亲水改性的方法较少，一般采用表面涂覆法。该类方法能快速改善滤料表面的亲水性，但由于涂覆层与滤料结合力主要依靠范德华力，相对较弱，易造成涂层脱落，这不仅缩短了滤料的使用寿命，还会造成二次污染。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种亲水改性陶粒滤料及其制备方法，该方法及其制备的亲水改性陶粒滤料，采用化学接枝的方式，使陶粒滤料表面与亲水改性剂及碳源通过化学键结合，制得的陶粒滤料的亲水特性可长效保持，碳源不主动脱落，不产生二次污染，有效降低了驱氮的频率。
[0007]一种亲水改性陶粒滤料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将陶粒滤料置于强碱溶液中浸泡，烘干后得到表面活化的陶粒滤料；步骤二：将步骤一中得到的表面活化的陶粒滤料置于改性溶液中浸泡进行改性，其中改性溶液包括亲水改性剂和碳源；步骤三：将步骤二中改性处理后的陶粒滤料洗涤、烘干后得到亲水改性陶粒滤料。
[0008]一种亲水改性陶粒滤料的制备方法，步骤一中，陶粒滤料为包括氧化硅、氧化铝、
氧化铁、氧化钙及氧化镁的陶土经过烧结而成的陶粒。
[0009]优选的，步骤一中，强碱溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钡中的至少一种。
[0010]优选的，步骤一中，强碱溶液的质量浓度为2
‑
15%。
[0011]优选的，步骤二中，亲水改性剂采用聚乙二醇；碳源包括壳聚糖、水溶性淀粉或羧甲基纤维素中的至少一种。
[0012]优选的，步骤二中，聚乙二醇包括聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、聚乙二醇5000、聚乙二醇10000中的至少一种。
[0013]优选的，步骤二内使用的改性溶液中，亲水改性剂的质量浓度为0.5
‑
10%，碳源的质量浓度为0.1
‑
3%。
[0014]优选的，步骤一中，陶粒滤料置于强碱溶液中的浸泡时间为0.5
‑
4h。
[0015]优选的，步骤二中，表面活化的陶粒滤料置于改性溶液中的浸泡时间为1
‑
15min。
[0016]一种亲水改性陶粒滤料的制备方法制得的陶粒滤料，陶粒滤料采用上述任一项的方法制得。
[0017]本专利技术的优点和技术效果是：本专利技术的一种亲水改性陶粒滤料，其亲水层及碳源不易脱落，分布均匀，不会产生二次污染，具有稳定长效的亲水性及生物相容性，有效提高了滤料表面的挂膜速度和挂模量，并且，在反硝化过程中产生的氮气不易附着在滤料的表面，能够有效减少驱氮的频率或可以省去驱氮步骤，显著降低了能耗。
[0018]本专利技术的一种亲水改性陶粒滤料的制备方法，具有以下优势：1、以陶粒滤料为原料，采用碱液对其表面进行活化处理，使滤料表面产生活性接枝的点位，为后续的化学接枝做好准备；2、将活化后的滤料浸入亲水改性剂及碳源溶液中进行化学接枝，制得了兼具表面超亲水性和临时碳源的陶粒滤料，其具有稳定长效的亲水性及生物相容性，有效提高了滤料表面的挂膜速度和挂膜量，避免了挂膜初期出水COD超标的问题；3、亲水改性剂及碳源与滤料表面通过化学键结合，制得的陶粒滤料亲水层及碳源不易脱落，分布均匀，稳定性较好，亲水特性可长效保持，碳源不主动脱落，不会产生二次污染；4、制得的陶粒滤料具有优异的亲水性能，在反硝化过程中产生的氮气不易附着在滤料的表面，有效减少了驱氮的频率或可以省去驱氮步骤，显著降低了能耗；5、制备过程简单，易于工业化应用。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的陶粒滤料表面接枝聚乙二醇的反应式示意图；图2为本专利技术的陶粒滤料表面接枝水溶性淀粉反应式示意图；图3为本专利技术的陶粒滤料表面接枝壳聚糖反应式示意图。
具体实施方式
[0020]为能进一步了解本专利技术的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本专利技术的保
护范围。
[0021]本专利技术的一种亲水改性陶粒滤料的制备方法，包括如下步骤：步骤一、将陶粒滤料置于强碱溶液中浸泡，烘干后得到表面活化的陶粒滤料；步骤二、将表面活化的陶粒滤料置于改性溶液中浸泡进行改性，改性溶液包括亲水改性剂和碳源；步骤三、将步骤二中改性处理后的陶粒滤料洗涤、烘干后得到亲水改性陶粒滤料。
[0022]在一些实施例中，步骤一中，陶粒滤料为包括氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙或氧化镁的陶土经过烧结而成的陶粒。本专利技术实施例的方法中，对陶粒滤料没有特别限制，现有常用的陶粒滤料都可以采用本专利技术实施例的方法进行改性处理显著提高其亲水性能。
[0023]在一些实施例中，步骤一中，强碱溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钡中的至少一种，优选地，强碱溶液的质量浓度为2
‑
15%。本专利技术实施例中，优选采用强碱对陶粒滤料进行活化处理，使滤料表面产生活性接枝的点位，如果不进行预先的碱液活化处理，后续只是将陶粒滤料浸入改性溶液中，只能实现简单的涂覆，没有化学键的产生，在陶粒滤料的使用过程中，涂覆层非常容易脱落，导致涂覆层失效。
[0024]在一些实施例中，步骤二中，亲水改性剂包括聚乙二醇，优选为包括聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、聚乙二醇5000、聚乙二醇10000中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亲水改性陶粒滤料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将陶粒滤料置于强碱溶液中浸泡，烘干后得到表面活化的陶粒滤料；步骤二：将步骤一中得到的表面活化的陶粒滤料置于改性溶液中浸泡进行改性，其中改性溶液包括亲水改性剂和碳源；步骤三：将步骤二中改性处理后的陶粒滤料洗涤、烘干后得到亲水改性陶粒滤料。2.根据权利要求1所述的一种亲水改性陶粒滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，陶粒滤料为包括氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙及氧化镁的陶土经过烧结而成的陶粒。3.根据权利要求1所述的一种亲水改性陶粒滤料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，所述强碱溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钡中的至少一种。4.根据权利要求1所述的亲水改性陶粒滤料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，所述强碱溶液的质量浓度为2
‑
15%。5.根据权利要求1所述的一种亲水改性陶粒滤料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，所述亲水改性剂采用聚乙二醇；所述碳源包括壳聚糖、水溶性淀粉或羧甲基纤维素中的至少一种。6.根据权利要求5所述的一种亲水改...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭艳芬，李新凯，
申请(专利权)人：天津诚信环球节能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：