【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及污水过滤领域，尤其涉及一种改性过滤介质及其制备方法和多介质滤池。
技术介绍
1、目前，污水处理主要采用物理、化学和生物等多种方法相结合的工艺。物理处理方法包括沉淀、过滤等，用于去除污水中的悬浮物和大颗粒杂质；化学处理方法如混凝、消毒等，用于去除污水中的溶解性污染物和杀灭病菌；生物处理方法则利用微生物的新陈代谢作用，将污水中的有机污染物分解为无害物质。在这些处理过程中，过滤作为一种常用的物理处理手段，能够进一步去除污水中残留的细小颗粒、悬浮物、胶体等杂质，提高水质的清澈度和透明度。
2、传统的过滤介质如石英砂、无烟煤等，其孔隙结构和表面性质相对固定，对污水中不同粒径和性质的污染物的过滤能力存在局限性。对于一些微小颗粒和溶解性污染物的去除效果不佳，导致出水水质难以满足更高的标准要求。另外，污水中的污染物种类繁多，包括有机物、重金属离子等。现有的过滤介质对这些污染物的吸附能力较弱，无法有效去除污水中的有害物质，使得处理后的水仍可能存在一定的污染风险。并且，在污水处理过程中，污水的酸碱度、温度等条件可能会发生变化，一些过滤介质在这种复杂的环境下容易发生化学反应，导致自身结构破坏或性能劣化。
3、国内外学者和科研人员在污水处理用过滤介质及多介质滤池方面进行了大量的研究和探索。在过滤介质方面，研究主要集中在开发新型的过滤材料和对现有过滤介质进行改性处理。新型过滤材料如活性炭纤维、陶瓷膜等具有较高的过滤效率和吸附性能，但成本较高，应用范围受到一定限制。因此，现有技术虽然在污水处理用过滤介质及多介质滤池方面
技术实现思路
1、本专利技术是为了克服现有技术用于过滤污水的过滤介质的过滤能力较低，过滤容量较低以及自身稳定性较差的缺陷，提供了一种改性过滤介质及其制备方法和多介质滤池用于克服以上缺陷。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、第一方面，本专利技术首先提供了一种改性过滤介质，
4、包括过滤基体以及负载在过滤基体表面的吸附层；
5、所述过滤基体的表面和/或内部具有多孔结构；
6、所述吸附层包括包覆在过滤基体表面的碳层以及分散在碳层中的二氧化硅颗粒以及金属氧化物颗粒。
7、本申请中的改性过滤介质其包含两个部分即过滤基体以及负载在过滤基体表面的吸附层。其中，过滤基体的表面和 / 或内部的多孔结构能够增加过滤介质与污水的接触面积。这能够使污水在过滤介质中形成更复杂的流路，延长了污水中杂质与过滤介质的接触时间，使得污水中的杂质有更多的机会与过滤介质相互作用，从而提高了对不同粒径杂质的捕获概率，即提高了过滤效率。对于大颗粒杂质，多孔结构可起到物理拦截的作用，阻止它们通过过滤介质。
8、此外，过滤基体的多孔结构与吸附层的协同作用有助于减少堵塞现象。污水中的杂质在通过过滤介质时，不会集中在单一的层面上，而是在多孔结构的基体和吸附层的不同位置被拦截和吸附。这种分散式的过滤和吸附机制使得杂质不会快速堆积在某一处，从而降低了堵塞的风险。
9、而吸附层中的碳层其同样具有丰富的孔隙结构。因此，碳层的存在进一步增加了整个过滤介质的比表面积，使得对微小颗粒的吸附和拦截能力增强。污水中的微小颗粒，尤其是胶体颗粒和一些溶解性杂质，能够被碳层吸附在其表面或孔隙内。另外，其高度发达的孔隙结构提供了大量的吸附位点，可通过物理吸附和化学吸附的方式去除污水中的有机污染物，如芳香族化合物、脂肪族化合物、酚类等。这些有机污染物分子可以通过范德华力、π- π 相互作用等被吸附在碳层表面或孔隙内。
10、另外，在本申请中，碳层中还分散有一定的二氧化硅颗粒和金属氧化物颗粒，这些分散在碳层中的二氧化硅颗粒和金属氧化物颗粒可以起到填充和优化碳层孔隙结构的作用。二氧化硅颗粒能够增强吸附层的机械稳定性，防止碳层在过滤过程中因水流冲击或反冲洗等操作而被破坏。金属氧化物颗粒（如铁、铝氧化物等）可以与污水中的杂质发生化学反应，例如，一些金属氧化物表面具有羟基等活性基团，这些活性基团可以与重金属离子（如汞、镉、铅等）形成化学键或配合物，从而将重金属离子从污水中去除。此外，金属氧化物还可以吸附一些阴离子污染物，通过静电吸附等作用提高对污水中各种污染物的综合吸附能力，使一些难以去除的溶解性污染物发生沉淀或吸附在其表面，从而提高过滤效果。
11、此外，碳层在一定程度上可以为过滤基体提供化学稳定性保护。在污水的酸碱度、温度等条件发生变化时，碳层能够作为一种屏障，减少污水中的化学物质对过滤基体的直接侵蚀。同时，碳层本身具有较好的化学稳定性，在较宽的酸碱度范围内能够保持结构和性能的相对稳定。而金属氧化物颗粒在污水环境中也可以与污水中的酸性或碱性物质发生反应，从而起到缓冲作用，防止过滤介质整体受到过度的化学侵蚀。例如，一些碱性金属氧化物可以中和污水中的酸性物质，维持过滤介质周围的化学环境相对稳定，从而保护过滤基体和吸附层的结构完整性，延长过滤介质的使用寿命。
12、作为优选，所述碳层中还掺杂有氮原子。
13、本申请专利技术人发现，单一的碳层结构其在吸附过程中主要依靠其多孔结构实现对于污染物的吸附，在吸附后这些污染物仍然有一定的概率从碳层的表面解吸附。因此，本专利技术技术人员发现若在碳层中引入一定量的氮原子后，这些氮原子的引入会在碳材料表面产生更多的活性位点，这些活性位点能够与污染物分子发生更强的相互作用，从而提高对污水中各种污染物的吸附能力。例如，对于重金属离子，氮原子可以通过与金属离子形成配位键等方式将其吸附在过滤介质表面；对于有机污染物，氮原子的孤对电子可以与有机分子中的电子云相互作用，增强对有机污染物的吸附。
14、此外，氮掺杂还可以提高碳层的表面润湿性，而良好的润湿性使得过滤介质能够更容易地与水相接触，减少水相在过滤介质表面的接触角，从而使污水能够更顺畅地通过过滤介质，提高过滤速度和过滤效果。同时，润湿性的提高也有助于吸附层更好地分散在过滤基体表面，增强吸附层与过滤基体的结合力，提高过滤介质的整体稳定性。
15、作为优选，所述金属氧化物颗粒包括氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化铜中的任意一种或多种的组合。
16、本申请中选用的这些金属氧化物都可以与水发生一定程度的反应，同时它们的表面具有一定的活性位点，可以通过物理吸附的方式吸附污水中的污染物分子；另一方面，它们还可以通过化学吸附与污染物发生化学反应，从而将污染物固定在其表面。例如，氧化锌可以吸附水中的有机污染物，由于其材料尺度小、在水溶液体系中分散性好等特点，投入较少的量即可显著提高净水效果。而氧化镁与水反应生成氢氧化镁，氧化铝在特定条件下也会与水有一定的相互作用。这种反应活性使得它们在污水处理中能够参与到一些化学反应过程中，比如氧化镁可以通过生成氢氧化镁来去除污水中的氨氮，在氨氮废水中，铵根离子（nh4+）与氢氧化镁中的氢氧根离子（oh-）结合生成氨气（nh3），在搅拌或曝气的情况下，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性过滤介质，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种改性过滤介质，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的一种改性过滤介质，其特征在于，
4.据权利要求1或3所述的一种改性过滤介质，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的一种改性过滤介质，其特征在于，
6.根据权利要求1或5所述的一种改性过滤介质，其特征在于，
7.一种用于制备如权利要求1或5所述的改性过滤介质的方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
9.一种多介质滤池，其特征在于，其填充有如权利要求1-7中任意一项所述的改性过滤介质。
10.根据权利要求9所述的一种多介质滤池，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种改性过滤介质，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种改性过滤介质，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的一种改性过滤介质，其特征在于，
4.据权利要求1或3所述的一种改性过滤介质，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的一种改性过滤介质，其特征在于，
6.根据权利要求1或5所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄利军，唐少云，王磊，冯正强，原众雄，沈月芬，
申请(专利权)人：南源智慧水务有限公司，
类型：发明
国别省市：
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