公布日：2023.10.13
申請(qǐng)日：2023.08.01
分類號(hào)：C04B35/111(2006.01)I;C04B35/119(2006.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C04B41/83(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料的制備方法，步驟1，首先制造加工成長(zhǎng)方體形多孔的陶瓷板片支撐體，步驟2，用切割機(jī)將陶瓷板片支撐體切割成為多個(gè)長(zhǎng)方體且中空多孔的陶瓷填料；步驟3，將每個(gè)陶瓷填料一側(cè)的部分孔或全部孔用陶瓷泥漿堵上，再高溫?zé)Y(jié)成形，制成半側(cè)向壁流式陶瓷填料；步驟4，在半側(cè)向壁流式陶瓷填料表面上涂敷納米聚乙烯亞胺涂層液，制成聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料；其具有高親水性，和活性污泥有很強(qiáng)的附著能力，可以高效地使細(xì)胞貼附，掛膜迅速并且不易脫落，不僅具有很強(qiáng)的脫碳和去除氨氮的能力，還具有較強(qiáng)的反硝化能力，真正具有同步硝化和反硝化的能力(SND)。
權(quán)利要求書
1.一種聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1、首先制造加工成長(zhǎng)方體形多孔的陶瓷板片支撐體，所述陶瓷板片支撐體制作方法包括如下的步驟：1）以平均粒徑為0.2-50μm的三氧化二鋁、碳化硅、氧化鋯、堇青石作為支撐體龍骨的原料，其中三氧化二鋁在支撐體龍骨的原料中的成分占88%以上，加入高溫粘結(jié)劑，增韌劑和膠溶劑，再加入造孔劑和去離子水均勻混合；2）混合后放入真空練泥機(jī)中練泥，然后靜止干燥放入成型機(jī)中的預(yù)制模具中，制成多孔的長(zhǎng)方體坯體；3）將制成的長(zhǎng)方體坯體放入微波干燥機(jī)中，干燥1-2h,干燥溫度為50-70℃；4）干燥后，將長(zhǎng)方體坯體在1300℃-1600℃的溫度下燒制，得到平均粒徑為10μm的陶瓷板片支撐體；步驟2、用切割機(jī)將陶瓷板片支撐體切割成為多個(gè)長(zhǎng)方體且中空多孔的陶瓷填料；所述陶瓷板片支撐體的兩側(cè)都設(shè)有多個(gè)孔，所述陶瓷板片支撐體的底部開(kāi)設(shè)有下方開(kāi)口的多個(gè)中空槽孔；步驟3、將每個(gè)陶瓷填料一側(cè)的部分孔或全部孔用陶瓷泥漿堵上，再高溫?zé)Y(jié)成形，制成半側(cè)向壁流式陶瓷填料；步驟4、在半側(cè)向壁流式陶瓷填料表面上涂敷納米聚乙烯亞胺涂層液，制成聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料；具體步驟如下：（1）首先將制成的半側(cè)向壁流式陶瓷填料表面清洗干凈；（2）配置成含有聚乙烯亞胺的涂層液和改性用的堿性溶液；（3）然后采用浸潤(rùn)法將半側(cè)向壁流式陶瓷填料浸入含有聚乙烯亞胺涂層液和改性用的堿性溶液中，借助毛細(xì)管吸力，將含有聚乙烯亞胺涂層液和改性用的堿性溶液配送至半側(cè)向壁流式陶瓷填料膜孔及表面，然后浸潤(rùn)后提出，在微波加熱設(shè)備中烘干后，獲得聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料的制備方法，其特征在于，所述高溫粘結(jié)劑選用納米碳化鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料的制備方法，其特征在于，所述膠溶劑選用多聚磷酸鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料的制備方法，其特征在于，所述增韌劑選用Si3N4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料的制備方法，其特征在于，所述造孔劑選用粉煤灰和堆肥灰的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料的制備方法，其特征在于，含有聚乙烯亞胺涂層液和改性用的堿性溶液中添加的堿性物質(zhì)為碳酸氫鈉，其所占的質(zhì)量百分濃度為0.5wt%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯亞酰胺分子量為600、1800、10000中的一種。
8.一種采用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料的制備方法制成的聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料，其特征在于，包括：陶瓷填料本體、納米聚乙烯亞胺涂層、孔、陶瓷泥漿堵料；所述陶瓷填料本體內(nèi)部中空，且下方開(kāi)口，所述陶瓷填料本體的兩側(cè)均勻設(shè)有多個(gè)孔，所述陶瓷填料本體的一側(cè)的部分或全部孔用陶瓷泥漿堵料堵住。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料，其特征在于，所述陶瓷填料本體表面涂有聚乙烯亞胺涂層。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料的制備方法，具有高親水性，和活性污泥有很強(qiáng)的附著能力，可以高效地使細(xì)胞貼附，掛膜迅速并且不易脫落，不僅具有很強(qiáng)的脫碳和去除氨氮的能力，還具有較強(qiáng)的反硝化能力，真正具有同步硝化和反硝化的能力(SND)。此外，還具有清洗簡(jiǎn)單方便，成本低廉，可回收率的特點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種技術(shù)方案：一種聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料的制備方法，包括以下步驟：
步驟1、首先制造加工成長(zhǎng)方體形多孔的陶瓷板片支撐體，
所述陶瓷板片支撐體制作方法包括如下的步驟：
1）以平均粒徑為0.2-50μm、質(zhì)量百分濃度為92~96wt%的三氧化二鋁、碳化硅、氧化鋯、堇青石作為支撐體龍骨的原料，加入1-3wt%的高溫粘結(jié)劑，1.5wt%增韌劑和1wt%膠溶劑，再加入2wt%造孔劑和20wt%去離子水均勻混合；
2）混合后放入真空練泥機(jī)中練泥，然后靜止干燥放入成型機(jī)中的預(yù)制模具中，制成多孔的長(zhǎng)方體坯體；
3）將制成的長(zhǎng)方體坯體放入微波干燥機(jī)中，干燥1-2h,干燥溫度為50-70℃；
4）干燥后，將長(zhǎng)方體坯體在1300℃-1600℃的溫度下燒制，得到平均粒徑為10μm的陶瓷板片支撐體；
步驟2、用切割機(jī)將陶瓷板片支撐體切割成為多個(gè)長(zhǎng)方體且中空多孔的陶瓷填料；
步驟3、將每個(gè)陶瓷填料一側(cè)的部分孔或全部孔用陶瓷泥漿堵上，再高溫?zé)Y(jié)成形，制成半側(cè)向壁流式陶瓷填料；
步驟4、在半側(cè)向壁流式陶瓷填料表面上涂敷納米聚乙烯亞胺涂層液，制成聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料；
具體步驟如下：
（1）首先將制成的半側(cè)向壁流式陶瓷填料表面清洗干凈；
（2）配置成含有聚乙烯亞胺的涂層液和改性用的堿性溶液；
（3）然后采用浸潤(rùn)法將半側(cè)向壁流式陶瓷填料浸入含有聚乙烯亞胺涂層液和改性用的堿性溶液中，借助毛細(xì)管吸力，將含有聚乙烯亞胺涂層液和改性的堿性溶液配送至半側(cè)向壁流式陶瓷填料膜孔及表面，然后浸潤(rùn)后提出，在微波加熱設(shè)備中烘干后，獲得聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述高溫粘結(jié)劑選用納米碳化鈣。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述膠溶劑選用多聚磷酸鈉。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述增韌劑選用Si3N4。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述造孔劑選用粉煤灰和堆肥灰的混合物。
進(jìn)一步優(yōu)選的，含有聚乙烯亞胺涂層液和改性用的堿性溶液中添加的堿性物質(zhì)為碳酸氫鈉，其所占的質(zhì)量百分濃度為0.5wt%。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述聚乙烯亞酰胺涂層液選用分子量1800的聚乙烯亞酰胺。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述陶瓷板片支撐體的兩側(cè)都設(shè)有多個(gè)孔，所述陶瓷板片支撐體的底部開(kāi)設(shè)有下方開(kāi)口的多個(gè)中空槽孔。
一種采用上述聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料的制備方法制成的聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料，包括：陶瓷填料本體、納米聚乙烯亞胺涂層、孔、陶瓷泥漿堵料；所述陶瓷填料本體內(nèi)部中空，且下方開(kāi)口，所述陶瓷填料本體的兩側(cè)均勻設(shè)有多個(gè)孔，所述陶瓷填料本體的一側(cè)的部分或全部孔用陶瓷泥漿堵料堵住。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述孔為矩形開(kāi)孔。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述陶瓷填料本體表面涂有聚乙烯亞胺涂層。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明的聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料，內(nèi)部中空，下方開(kāi)口，兩側(cè)均勻設(shè)有矩形開(kāi)孔，其中一側(cè)的部分或全部孔用陶瓷泥漿堵料堵住，且表面都涂有聚乙烯亞胺涂層，采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于部分或全部孔洞不能被廢水穿過(guò)，只能通過(guò)另一側(cè)側(cè)壁流出，污水中的懸浮污泥在這些孔洞積累，容易形成缺氧環(huán)境，有利于反硝化的進(jìn)行，不僅具有很強(qiáng)的脫碳和去除氨氮的能力，還具有較強(qiáng)的反硝化能力，真正具有同步硝化和反硝化的能力(SND)。
2、本發(fā)明配置成含有聚乙烯亞胺和改性用的堿性溶液，由于聚乙烯亞胺含有大量堿性氨基官能團(tuán)，與陶瓷表面存在強(qiáng)相互作用，采用浸潤(rùn)法借助毛細(xì)管力來(lái)對(duì)半側(cè)向壁流式陶瓷填料進(jìn)行表面改性，得到聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料，其成品的平均粒徑為10μm，抗折強(qiáng)度為30-70MPa，耐堿性≥99.6%，耐酸性≥98.6%，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，經(jīng)過(guò)聚乙烯亞胺改性后的陶瓷板片初始接觸角只有20°，水滴接觸角在2.2s以內(nèi)即減小為0°，而沒(méi)有經(jīng)過(guò)改性的陶瓷板片的親水性靠表面的大量羥基基團(tuán)，初始水滴接觸角約為35°，水滴快速滲入材料孔內(nèi)，在3.3s內(nèi)減小到0。數(shù)據(jù)說(shuō)明聚乙烯亞胺改性的陶瓷板片的親水性更強(qiáng)。這是由于聚乙烯亞胺是一種聚陽(yáng)離子型聚合物，含有大量的陽(yáng)離子伯胺、仲胺和叔胺，在水中帶正電可以吸附陰離子物質(zhì)，同時(shí)對(duì)質(zhì)子有很強(qiáng)的親和力，因?yàn)樵谄浯蠓肿渔溕嫌写罅康陌被右子诒毁|(zhì)子化，與帶負(fù)電的顆粒之間的靜電相互作用力強(qiáng)，因此聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料具有高親水性，在pH6-8之間時(shí)候，聚乙烯亞胺帶有很強(qiáng)的正電荷。正常條件下，活性污泥在中性或者偏堿性的條件下，活性污泥中的細(xì)胞帶負(fù)電荷，因此高親水性和強(qiáng)的正電荷屬性使由聚乙烯亞胺修飾后的陶瓷板片有很強(qiáng)的細(xì)胞貼附能力。
3、本發(fā)明的聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料具有高親水性，和活性污泥有很強(qiáng)的附著能力，可以高效地使細(xì)胞貼附，掛膜迅速并且不易脫落，不僅具有很強(qiáng)的脫碳和去除氨氮的能力，還具有較強(qiáng)的反硝化能力，真正具有同步硝化和反硝化的能力(SND)。
4、本發(fā)明的聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料，比前期投加傳統(tǒng)的MBBR填料的處理效果提高明顯，在同步進(jìn)行的小試實(shí)驗(yàn)中拿出部分填料，采用次氯酸鈉浸泡和清洗后，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)掛膜能力依然很強(qiáng)，表明聚乙烯亞胺修飾的陶瓷填料可重復(fù)利用率高。以上事實(shí)表明采用本發(fā)明聚乙烯亞胺修飾的反硝化陶瓷填料優(yōu)勢(shì)明顯，特別是在早期的污水處理廠提標(biāo)改造的項(xiàng)目中。
5、本發(fā)明的聚乙烯亞胺修飾的MBBR反硝化陶瓷填料，還具有清洗簡(jiǎn)單方便，成本低廉，可回收率的特點(diǎn)。
（發(fā)明人：梁志霞;王成健）
