一种铋酸铝纳米棒复合生物滤料.pdf

本发明公开了一种铋酸铝纳米棒复合生物滤料，属于污水处理技术领域。该铋酸铝纳米棒复合生物滤料的质量百分比组成如下：铋酸铝纳米棒30-50％、聚苯泡沫5-15％、聚乙烯醇3-8％、水泥5-15％、辛基酚聚氧乙烯醚OP-11-5％、水20-35％。本发明提供的复合生物滤料使用铋酸铝纳米棒等原料制备成球状颗粒，具有比表面积大、孔隙率高、吸附能力强、污水脱色降解能力强、有利于微生物挂膜和微生物生长等特点，在污水处理领域具有良好的应用前景。

权利要求书
1.  一种铋酸铝纳米棒复合生物滤料，其特征在于：以质量百分比计，该生物滤料配方如下：


2.  如权利要求1所述的一种铋酸铝纳米棒复合生物滤料，其特征在于：所述铋酸铝纳米棒的直径为90nm、长度为5-10μm。

说明书一种铋酸铝纳米棒复合生物滤料
技术领域
本发明属于污水处理用生物滤料技术领域，具体涉及一种铋酸铝纳米棒复合生物滤料。
背景技术
随着人们对环境保护的日益重视，工业和生活污水处理成为了重要的研究方向之一。生物滤料作为曝气生物滤池的关键材料，利用生物滤料的生物絮凝作用，可以截留污水中的悬浮物，有利于微生物挂膜和保护微生物，在污水处理中具有关键作用。
无机生物滤料是曝气生物滤池主要使用的滤料，目前已有专利报道了多种无机生物滤料。国家发明专利“粉煤灰生物滤料及其制备方法”(国家发明专利号：ZL201210098204.4)以粉煤灰、粘土质煤矸石为主要原料，于900-950℃煅烧制备出了粉煤灰生物滤料。国家发明专利“一种多介质生物滤料及其制备方法”(国家发明专利号：ZL201210196736.1)以改性蒙脱土、活性炭、电气石为原料，在100℃煅烧2-4h、400℃煅烧2-4h及700℃煅烧1-2h制备出了一种多介质生物滤料。国家发明专利“一种污水处理用镁橄榄石生物滤料及其制备方法”(发明专利申请号：201410319474.2)以镁橄榄石原矿细粉、滑石细粉、氧化镁细粉及镁电气石微粉为原料，于110-150℃烘烤16-24h，1300-1500℃煅烧2-4h制备出了镁橄榄石生物滤料。国家发明专利“生物滤料及其制备方法”(发明专利申请号：201310662817.0)以磁铁矿、牡蛎壳粉、红土矿、硅藻土和粉煤灰为原料，于800-900℃制备出了生物滤料。然而，目前的生物滤料存在制备温度高，滤料表面会产生硬壳，不利于微生物的生长，同时也存在污水脱色效果不佳、比表 面积小、孔隙率低、使用寿命短等缺点，影响污水处理使用。
发明内容
本发明的目的在于提供铋酸铝纳米棒作为主要原料，引入水泥，添加聚苯泡沫、聚乙烯醇和辛基酚聚氧乙烯醚OP-1等成分，得到具有比表面积大、孔隙率高、吸附能力强、污水脱色降解能力强、利于微生物挂膜和保护微生物、有利于微生物的生长等特点的铋酸铝纳米棒复合生物滤料。
本发明所提供的铋酸铝纳米棒复合生物滤料的质量百分比组成如下：
铋酸铝纳米棒30-50％、聚苯泡沫5-15％、聚乙烯醇3-8％、水泥5-15％、辛基酚聚氧乙烯醚OP-11-5％、水20-35％。
本发明所述铋酸铝纳米棒的直径为90nm、长度为5-10μm。
本发明所提供的铋酸铝纳米棒的具体制备方法如下：
以铋酸钠、乙酸铝作为原料，水为溶剂，其中铋酸钠与乙酸铝的摩尔比为1:1，将铋酸钠、乙酸铝与水均匀混合后置于反应容器内并密封，于温度100-200℃、保温12-24h，其中铋酸钠与乙酸铝的重量不大于水重量的50％。
本发明所提供的铋酸铝纳米棒复合生物滤料的具体制备方法如下：
首先将聚苯泡沫粉碎为尺寸低于1mm的聚苯泡沫颗粒，然后按照比例计量称取铋酸铝纳米棒、聚乙烯醇、聚苯泡沫颗粒、水泥、辛基酚聚氧乙烯醚OP-1及水。将聚乙烯醇置于水中加热形成聚乙烯醇溶液，然后将其它原料加入聚乙烯醇溶液中，混合均匀。在成球机中按照成球工艺制备出生料球，成球大小3-10mm。将生料球放入烘箱，在100℃、保温2-3h，随后将烘干后的生料球放入马弗炉中于400-600℃、烧结2-4h，自然冷却，最后得到了铋酸铝纳米棒复合生物滤料。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、本发明以铋酸铝纳米棒作为主要原料、水泥作为增塑剂、聚苯泡沫作为成孔剂、聚乙烯醇作为粘接剂、辛基酚聚氧乙烯醚OP-1作为分散剂，在一定温度下煅烧可以制备出比表面积大、孔隙率高、吸附能力强、使用寿命长及可重复使用的铋酸铝纳米棒复合生物滤料。其中：铋酸铝纳米棒具有良好的有机污染物光催化降解性能，在可见光作用下，通过铋酸铝纳米棒的光催化作用可以脱色降解污水中的有机污染物。
2、本发明铋酸铝纳米棒复合生物滤料具有比表面积大、孔隙率高等特点，拥有良好的絮凝性，可以促进污水中胶体污染物的絮凝与沉淀，也可以截留污水中的悬浮物，强化生物滤料的脱色除污能力。
3、本发明铋酸铝纳米棒复合生物滤料中的活性中心丰富，孔隙率高，有利于微生物挂膜和保护微生物、有利于微生物的生长，可以多次重复使用，在污水处理领域具有良好的应用前景。
4、本发明采用的铋酸铝纳米棒活性高、稳定性好、无毒、无害及无污染等特点，水泥、聚苯泡沫、聚乙烯醇及辛基酚聚氧乙烯醚OP-1都是批量生产的原料，可以实现铋酸铝纳米棒复合生物滤料的制备。
附图说明
图1为实施例1制备的铋酸铝纳米棒复合生物滤料的SEM图像；
从图可以看出铋酸铝纳米棒复合生物滤料由纳米棒和无规则颗粒构成，含有高的孔隙率，纳米棒的直径为90nm、长度为5-10μm，内部孔尺寸为500nm-10μm。
具体实施方式
以下结合具体实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。
实施例1
确定铋酸铝纳米棒复合生物滤料的质量百分比组成如下：
铋酸铝纳米棒 50％
聚苯泡沫 5％
聚乙烯醇 8％
水泥 12％
辛基酚聚氧乙烯醚 OP-15％
水 20％
实施例2
确定铋酸铝纳米棒复合生物滤料的质量百分比组成如下：
铋酸铝纳米棒 31％
聚苯泡沫 15％
聚乙烯醇 3％
水泥 15％
辛基酚聚氧乙烯醚 OP-11％
水 35％
实施例3
确定铋酸铝纳米棒复合生物滤料的质量百分比组成如下：
铋酸铝纳米棒 30％
聚苯泡沫 15％
聚乙烯醇 3％
水泥 5％
辛基酚聚氧乙烯醚 OP-11％
水 35％
实施例4
确定铋酸铝纳米棒复合生物滤料的质量百分比组成如下：
铋酸铝纳米棒 40％
聚苯泡沫 10％
聚乙烯醇 5％
水泥 10％
辛基酚聚氧乙烯醚 OP-13％
水 32％
实施例5
确定铋酸铝纳米棒复合生物滤料的质量百分比组成如下：
铋酸铝纳米棒 35％
聚苯泡沫 14％
聚乙烯醇 7％
水泥 15％
辛基酚聚氧乙烯醚 OP-14％
水 25％
实施例6
确定铋酸铝纳米棒复合生物滤料的质量百分比组成如下：
铋酸铝纳米棒 38％
聚苯泡沫 12％
聚乙烯醇 6％
水泥 11％
辛基酚聚氧乙烯醚 OP-13％
水 30％
实施例7
确定铋酸铝纳米棒复合生物滤料的质量百分比组成如下：
铋酸铝纳米棒 44％
聚苯泡沫 8％
聚乙烯醇 4％
水泥 8％
辛基酚聚氧乙烯醚 OP-15％
水 31％
实施例8
确定铋酸铝纳米棒复合生物滤料的质量百分比组成如下：
铋酸铝纳米棒 38％
聚苯泡沫 13％
聚乙烯醇 3％
水泥 13％
辛基酚聚氧乙烯醚 OP-14％
水 29％
本发明实施例1到实施例8所得铋酸铝纳米棒复合生物滤料的特征参数如表1所示：
表1
检测项目铋酸铝纳米棒复合生物滤料表面孔隙率40-65％孔尺寸500nm-10μm比表面积2.7×104m2/kg堆积空隙率85％