公布日：2022.11.15
申請(qǐng)日：2022.07.12
分類號(hào)：C02F9/14(2006.01)I;C02F3/10(2006.01)I;C09D4/02(2006.01)I;C09D4/06(2006.01)I;C09D7/61(2018.01)I;C09D7/65(2018.01)I;
D01F9/16(2006.01)I
摘要
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種一體化生活污水過(guò)濾膜及其制備方法，所述一體化生活污水過(guò)濾膜包括生活污水過(guò)濾膜基材和基材表面的等離子噴涂碳納米涂料；所述制備方法包括：生活污水過(guò)濾膜基材的制備；生物質(zhì)碳纖維的制備；基材表面的等離子噴涂碳納米涂料的制備；一體化生活污水過(guò)濾膜的制備。本發(fā)明的一體化生活污水過(guò)濾膜的制備方法簡(jiǎn)單，制備得到的生活污水過(guò)濾膜不易受污染，穩(wěn)定性好，通過(guò)生活污水過(guò)濾膜基材的聚濾層和分離濾層可以有效濾除固體雜質(zhì)；通過(guò)活性炭層和吸附棉層吸收污水中的臭味和吸附污水中的顆粒型雜質(zhì)，通過(guò)生物膜層對(duì)污水中有機(jī)物進(jìn)行生物處理，提高潔凈力度和工作效率，可以長(zhǎng)期使用，降低了污水處理成本。
權(quán)利要求書
1.一種一體化生活污水過(guò)濾膜，其特征在于，所述一體化生活污水過(guò)濾膜包括生活污水過(guò)濾膜基材和基材表面的等離子噴涂碳納米涂料；其中，所述生活污水過(guò)濾膜基材包括聚濾層、分離濾層、活性炭層、吸附棉層和生物膜層；所述生活污水過(guò)濾膜基材的表面為聚濾層，所述聚濾層底部與分離濾層連接，所述分離濾層底部與活性炭層連接，所述活性炭層底部與吸附棉層連接，所述吸附棉層底部與生物膜層連接；所述基材表面的等離子噴涂碳納米涂料按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括云母粉30-50份、生物質(zhì)碳纖維20-40份、海藻酸鈉15-20份、丙烯酰胺10-15份、硅酸酯8-12份、催化劑2-3份以及余量去離子水。
2.如權(quán)利要求1所述的一體化生活污水過(guò)濾膜，其特征在于，所述聚濾層由PVC材料制成，所述分離濾層由PTFE材料制成，所述分離濾層上粘合連接有PET無(wú)紡布。
3.如權(quán)利要求1所述的一體化生活污水過(guò)濾膜，其特征在于，所述硅酸酯是正硅酸四乙酯和硅酸異丙酯中的任意一種；所述催化劑是氨水、乙酸、鹽酸和氯化銨中的任意一種。
4.如權(quán)利要求1所述的一體化生活污水過(guò)濾膜，其特征在于，所述一體化生活污水過(guò)濾膜外沿一體化連接有加厚邊沿，所述加厚邊沿用于與外部的夾持結(jié)構(gòu)連接，對(duì)過(guò)濾膜整體進(jìn)行固定。
5.一種應(yīng)用如權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的一體化生活污水過(guò)濾膜的一體化生活污水過(guò)濾膜的制備方法，其特征在于，所述一體化生活污水過(guò)濾膜的制備方法包括以下步驟：步驟一，進(jìn)行生活污水過(guò)濾膜基材的制備：將聚濾層、分離濾層、活性炭層、吸附棉層和生物膜層依次連接，制得生活污水過(guò)濾膜基材，備用；步驟二，進(jìn)行生物質(zhì)碳纖維的制備：將芹菜熱解制得生物質(zhì)炭后，將生物質(zhì)炭與硝化細(xì)菌菌液培養(yǎng)，粉碎，得生物質(zhì)碳纖維；步驟三，進(jìn)行基材表面的等離子噴涂碳納米涂料的制備：將原料依次加入到丙酮溶液中混勻后，球磨，燒結(jié)，得等離子噴涂碳納米涂料；步驟四，進(jìn)行一體化生活污水過(guò)濾膜的制備：將所述基材表面的等離子噴涂碳納米涂料超聲分散后，利用等離子體發(fā)射器制得一體化生活污水過(guò)濾膜。
6.如權(quán)利要求5所述的一體化生活污水過(guò)濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟一中的生活污水過(guò)濾膜基材的制備包括：利用PVC材料進(jìn)行聚濾層的制備，利用PTFE材料進(jìn)行分離濾層的制備，并在制備得到的分離濾層上粘合連接PET無(wú)紡布；在聚濾層底部粘合連接分離濾層，在分離濾層底部粘合連接活性炭層，在活性炭層底部粘合連接吸附棉層，在吸附棉層底部粘合連接生物膜層；通過(guò)生活污水過(guò)濾膜基材的聚濾層和分離濾層濾除固體雜質(zhì)，通過(guò)活性炭層和吸附棉層吸收污水中的臭味和吸附污水中的顆粒型雜質(zhì)，通過(guò)生物膜層對(duì)污水中的有機(jī)物進(jìn)行生物處理。
7.如權(quán)利要求5所述的一體化生活污水過(guò)濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟二中的生物質(zhì)碳纖維的制備包括：將芹菜洗凈碾碎后，置于氮?dú)夥諊校O(shè)置氣體流速，熱解；熱解后，研磨過(guò)篩，使用去離子水清洗，干燥，高壓滅菌，得生物質(zhì)炭；室溫下將生物質(zhì)炭與硝化細(xì)菌菌液混合均勻，使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH，轉(zhuǎn)移至恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，使用無(wú)菌生理鹽水清洗，粉碎，得生物質(zhì)碳纖維。
8.如權(quán)利要求7所述的一體化生活污水過(guò)濾膜的制備方法，其特征在于，所述氣體流速為250-300mL/min，熱解溫度為450-550℃，熱解時(shí)間為2-4h。
9.如權(quán)利要求5所述的一體化生活污水過(guò)濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟三中的基材表面的等離子噴涂碳納米涂料的制備包括：按照質(zhì)量份數(shù)分別稱取云母粉、生物質(zhì)碳纖維、海藻酸鈉、丙烯酰胺、硅酸酯、催化劑以及去離子水；所述云母粉稱取前過(guò)300-500目篩，所述生物質(zhì)碳纖維的長(zhǎng)徑比為0.5-1G：1，含碳纖維束的直徑為1-10μm；將云母粉、生物質(zhì)碳纖維、海藻酸鈉、丙烯酰胺和催化劑依次加入到丙酮溶液中，混合均勻后加入硅酸酯，再次攪拌，所述攪拌的速度為800-1200rpm，所述攪拌時(shí)間為40-60h，得混合基料；將所述混合基料在高能球磨機(jī)中球磨，干燥后研磨，過(guò)篩后，將過(guò)篩物壓成片狀，在650℃下燒結(jié)，得到基材表面的等離子噴涂碳納米涂料。
10.如權(quán)利要求4所述的一體化生活污水過(guò)濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟四中的一體化生活污水過(guò)濾膜的制備包括：室溫下，將制備得到的所述基材表面的等離子噴涂碳納米涂料超聲分散在去離子水中，設(shè)置溫度為12-15℃，水浴0.5-1h，形成分散液；通過(guò)等離子體發(fā)射器將分散液在所述生活污水過(guò)濾膜基材表面形成碳納米管涂層，在700℃第二次燒結(jié)，冷卻后形成一體化生活污水過(guò)濾膜；將制得的所述一體化生活污水過(guò)濾膜轉(zhuǎn)移至去離子水中浸泡洗滌20-40min，恒溫恒濕干燥，得到最終的一體化生活污水過(guò)濾膜。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種一體化生活污水過(guò)濾膜及其制備方法。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種一體化生活污水過(guò)濾膜，所述一體化生活污水過(guò)濾膜包括生活污水過(guò)濾膜基材和基材表面的等離子噴涂碳納米涂料；
其中，所述生活污水過(guò)濾膜基材包括聚濾層、分離濾層、活性炭層、吸附棉層和生物膜層；所述生活污水過(guò)濾膜基材的表面為聚濾層，所述聚濾層底部與分離濾層連接，所述分離濾層底部與活性炭層連接，所述活性炭層底部與吸附棉層連接，所述吸附棉層底部與生物膜層連接；
所述基材表面的等離子噴涂碳納米涂料按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括云母粉30-50份、生物質(zhì)碳纖維20-40份、海藻酸鈉15-20份、丙烯酰胺10-15份、硅酸酯8-12份、催化劑2-3份以及余量去離子水。
進(jìn)一步，所述聚濾層由PVC材料制成，所述分離濾層由PTFE材料制成，所述分離濾層上粘合連接有PET無(wú)紡布。
進(jìn)一步，所述硅酸酯是正硅酸四乙酯和硅酸異丙酯中的任意一種；所述催化劑是氨水、乙酸、鹽酸和氯化銨中的任意一種。
進(jìn)一步，所述一體化生活污水過(guò)濾膜外沿一體化連接有加厚邊沿，所述加厚邊沿用于與外部的夾持結(jié)構(gòu)連接，對(duì)過(guò)濾膜整體進(jìn)行固定。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種應(yīng)用所述的一體化生活污水過(guò)濾膜的一體化生活污水過(guò)濾膜的制備方法，所述一體化生活污水過(guò)濾膜的制備方法包括以下步驟：
步驟一，進(jìn)行生活污水過(guò)濾膜基材的制備：將聚濾層、分離濾層、活性炭層、吸附棉層和生物膜層依次連接，制得生活污水過(guò)濾膜基材，備用；
步驟二，進(jìn)行生物質(zhì)碳纖維的制備：將芹菜熱解制得生物質(zhì)炭后，將生物質(zhì)炭與硝化細(xì)菌菌液培養(yǎng)，粉碎，得生物質(zhì)碳纖維；
步驟三，進(jìn)行基材表面的等離子噴涂碳納米涂料的制備：將原料依次加入到丙酮溶液中混勻后，球磨，燒結(jié)，得等離子噴涂碳納米涂料；
步驟四，進(jìn)行一體化生活污水過(guò)濾膜的制備：將所述基材表面的等離子噴涂碳納米涂料超聲分散后，利用等離子體發(fā)射器制得一體化生活污水過(guò)濾膜。
進(jìn)一步，所述步驟一中的生活污水過(guò)濾膜基材的制備包括：
利用PVC材料進(jìn)行聚濾層的制備，利用PTFE材料進(jìn)行分離濾層的制備，并在制備得到的分離濾層上粘合連接PET無(wú)紡布；
在聚濾層底部粘合連接分離濾層，在分離濾層底部粘合連接活性炭層，在活性炭層底部粘合連接吸附棉層，在吸附棉層底部粘合連接生物膜層；
通過(guò)生活污水過(guò)濾膜基材的聚濾層和分離濾層濾除固體雜質(zhì)，通過(guò)活性炭層和吸附棉層吸收污水中的臭味和吸附污水中的顆粒型雜質(zhì)，通過(guò)生物膜層對(duì)污水中的有機(jī)物進(jìn)行生物處理。
進(jìn)一步，所述步驟二中的生物質(zhì)碳纖維的制備包括：
將芹菜洗凈碾碎后，置于氮?dú)夥諊校O(shè)置氣體流速，熱解；
熱解后，研磨過(guò)篩，使用去離子水清洗，干燥，高壓滅菌，得生物質(zhì)炭；
室溫下將生物質(zhì)炭與硝化細(xì)菌菌液混合均勻，使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH，轉(zhuǎn)移至恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，使用無(wú)菌生理鹽水清洗，粉碎，得生物質(zhì)碳纖維。
進(jìn)一步，所述氣體流速為250-300mL/min，熱解溫度為450-550℃，熱解時(shí)間為2-4h。
進(jìn)一步，所述步驟三中的基材表面的等離子噴涂碳納米涂料的制備包括：
按照質(zhì)量份數(shù)分別稱取云母粉、生物質(zhì)碳纖維、海藻酸鈉、丙烯酰胺、硅酸酯、催化劑以及去離子水；
將云母粉、生物質(zhì)碳纖維、海藻酸鈉、丙烯酰胺和催化劑依次加入到丙酮溶液中，混合均勻后加入硅酸酯，再次攪拌，得混合基料；
將所述混合基料在高能球磨機(jī)中球磨，干燥后研磨，過(guò)篩后，將過(guò)篩物壓成片狀，在650℃下燒結(jié)，得到基材表面的等離子噴涂碳納米涂料。
進(jìn)一步，所述云母粉稱取前過(guò)300-500目篩，所述生物質(zhì)碳纖維的長(zhǎng)徑比為0.5-1G：1，含碳纖維束的直徑為1-10μm。
進(jìn)一步，所述攪拌速度為800-1200rpm，所述攪拌時(shí)間為40-60h。
進(jìn)一步，所述步驟四中的一體化生活污水過(guò)濾膜的制備包括：
室溫下，將制備得到的所述基材表面的等離子噴涂碳納米涂料超聲分散在去離子水中，設(shè)置溫度為12-15℃，水浴0.5-1h，形成分散液；
通過(guò)等離子體發(fā)射器將分散液在所述生活污水過(guò)濾膜基材表面形成碳納米管涂層，在700℃第二次燒結(jié)，冷卻后形成一體化生活污水過(guò)濾膜；
將制得的所述一體化生活污水過(guò)濾膜轉(zhuǎn)移至去離子水中浸泡洗滌20-40min，恒溫恒濕干燥，得到最終的一體化生活污水過(guò)濾膜。
結(jié)合上述的所有技術(shù)方案，本發(fā)明所具備的優(yōu)點(diǎn)及積極效果為：本發(fā)明提供的一體化生活污水過(guò)濾膜的制備方法簡(jiǎn)單，制備得到的生活污水過(guò)濾膜不易受污染，穩(wěn)定性好，通過(guò)生活污水過(guò)濾膜基材的聚濾層和分離濾層可以有效濾除固體雜質(zhì)；通過(guò)活性炭層和吸附棉層吸收污水中的臭味和吸附污水中的顆粒型雜質(zhì)，通過(guò)生物膜層對(duì)污水中的有機(jī)物進(jìn)行生物處理，提高了潔凈力度和工作效率，可以長(zhǎng)期使用，降低了污水處理成本。
由于生物質(zhì)碳纖維巨大的比表面積及其很強(qiáng)的吸附能力，提高了污水中固體顆粒的吸附能力，特別在活性污泥與粉末活性炭界面之間的溶解氧和降解基質(zhì)濃度有了很大幅度的提高，從而也提高了化學(xué)需氧量(COD)的降解去除率。一般來(lái)說(shuō)生物質(zhì)碳纖維在吸附處理COD的動(dòng)態(tài)吸附容量的重量百分比可達(dá)100-350％。而且，生物質(zhì)碳纖維能有效處理污水中難以降解的有毒有害的有機(jī)污染物質(zhì)。
另外，本發(fā)明利用基材表面等離子噴涂碳納米涂料致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠極大的提高粉體對(duì)有機(jī)污物的截留能力，凈水效果優(yōu)良高效，并兼具優(yōu)良的力學(xué)性能，不易破損。
（發(fā)明人：馬立超;周衡志;韋瑩;吳昊）
