一种用于生物填料柱的改性天然沸石填料制备方法

摘要

本发明公开了一种用于生物填料柱的改性天然沸石填料制备方法，制备方法包括(1)将天然沸石粉碎过筛1～3mm，用自来水洗净、于120℃烘干备用；(2)将预处理后的沸石，用1mol.L-1的盐酸浸泡24h，取出洗净，烘干，备用；(3)将步骤(2)得到沸石的加入金属离子A和B混合溶液中，在振荡器上30℃恒温震荡24小时，取出，洗净，烘干，于550℃灼烧2h得改性天然沸石。本发明的改性天然沸石填料LAS交换容量可达1mg.g-1,30mg.L-1LAS去除率高达85％以上。通过对比实验可发现，该方法制备的沸石填料，由于引入了能促进LAS专属降解微生物生长的金属离子，故该填料降解效率高，出水稳定。

说明书

技术领域

本发明涉及生物填料柱技术领域，尤其涉及一种用于生物填料柱 的改性天然沸石填料制备方法。

背景技术

环境保护是21世纪人类所面临的共同课题，全球性研究、开发 环境材料方兴未艾。目前用作生物柱或生物滤池填料主要有环境矿物 材料和合成高分子材料。合成高分子材料，具有使用寿命长、不降解、 定制特殊结构、比较面积大、生物活性高等优点，如聚氯乙烯、聚丙 烯、乙丙共聚材料等，但价格较高，废旧填料易造成二次污染；环境 矿物材料用于水处理，具有处理效果好，易获得，成本低廉且不易造 成二次污染等优势，同时环境矿物材料还可以循环利用，但受自身结 构性质的影响，生物活性低于高分子材料填料。沸石作为一种重要的 环境矿物材料，具有阳离子交换性能、选择性吸附性能、分子筛作用 等特殊性质，在处理污水领域已有较多的示范应用。对沸石进行改 性，与生物技术结合，发挥改性沸石特殊性质与生物处理协同作用， 以达到提高处理效果的目的。

发明内容

本发明提供了一种用于生物填料柱的改性天然沸石填料制备方 法。

本发明采用如下技术方案：

本发明的用于生物填料柱的改性天然沸石填料制备方法的具体 步骤如下：

(1)将天然沸石粉碎过筛1～3mm，用自来水洗净、于120℃烘干备 用；

(2)将预处理后的沸石，用1mol.L^-1的盐酸浸泡24h，取出洗净，烘 干，备用；

(3)将步骤(2)得到沸石中加入金属离子A和B混合溶液中，在 振荡器上30℃恒温震荡24小时，取出，洗净，烘干，于550℃灼烧 2h得改性天然沸石。

步骤(3)中，所述的金属离子A和金属离子B的具体名称是 Mn²⁺和Na⁺；

步骤(3)中，金属离子A和B混合溶液中两种离子的重量比为 1：1，混合溶液中Mn²⁺和Na⁺的浓度都为为0.5g/L；

步骤(3)中，沸石与金属离子A和B混合溶液的重量体积比是 5:100g/mL；

利用本发明的方法制备的改性天然沸石填料填充而得到的生物 填料柱的制备方法如下：

将改性沸石和天然沸石分别装入两根有机玻璃柱中，装填高度为 30cm，有机玻璃柱的直径为2cm，沸石的装填密度都为1.04g·cm^-3， 采用BAC用的循环物理固定法，培养液分别在泵的提升下，流量 0.5mL·(min·g)^-1，通过沸石填充柱，反复循环12h，使得培养液中 的微生物固定在填料上。

本发明的积极效果如下：

本发明的用于生物填料柱的改性天然沸石填料制备方法具有方 法简单，操作简易，对设备要求低，对环境无污染等优点，并且利用 本发明的方法制备的改性天然沸石填料填充而得到的生物填料柱负 载微生物的能力强，生物活性高，处理废水效果好而且出水水质稳定。

本发明适用于废水中LAS生物填料柱处理的改性天然沸石填料 制备方法。LAS交换容量可达1mg/g,30mg.L^-1LAS去除率高达85％以 上。通过对比实验可发现，该方法制备的沸石填料，由于引入了能促 进LAS专属降解微生物生长的金属离子，故该填料降解效率高，出水 稳定。

附图说明

图1是天然沸石的图片。

本图片是天然斜发沸石颗粒图片。

图2是天然沸石的XRD衍射图。

本图片是天然沸石的XRD衍射图，由图可以看出，原天然沸石衍 射峰多而杂，说明天然沸石表面或空隙中有较多的杂质存在。

图3是天然沸石的SEM图片。

本图片是天然沸石的SEM图片，由图可以看出天然沸石表面存在 较多细小颗粒。

图4是盐酸处理后沸石的SEM图片。

本图片是盐酸处理后沸石的SEM图片，由图可以看出沸石表面的 颗粒明显减少。

图5是盐酸处理后沸石的XRD衍射图。

本图片是盐酸处理后沸石的XRD衍射图，由图可以看出衍射峰明 显减少，这由于空隙和表面杂质被除去的原因。

图6是改性沸石的SEM图片。

本图片是Mn²⁺和Na⁺改性处理沸石的SEM图片，由图可以看出， 在沸石表面存在Mn²⁺和Na⁺的细小颗粒。

图7是微生物固定装置示意图。

本图片是微生物固定装置图。

图8是填料柱溶解氧消耗的示意图。

本图片是填料柱溶解氧消耗的示意图，由图可以看出改性沸石的 生物活性高于天然沸石。

图9是水处理装置图。

本图片是水处理装置图。

图10是生物活化沸石填料柱处理LAS废水情况图。

本图片是生物活化沸石填料柱处理LAS废水情况图，由图可以看 出改性沸石的处理效果高于天然沸石。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。

实施例1

本发明的用于生物填料柱的改性天然沸石填料制备方法的具体 步骤如下：

(1)将天然沸石粉碎过筛1～3mm，用自来水洗净、于120℃烘干备 用；

(2)将预处理后的沸石，用1mol.L^-1的盐酸浸泡24h，取出洗净，烘 干，备用；

(3)将步骤(2)得到沸石中加入金属离子A和B混合溶液中，在 振荡器上30℃恒温震荡24小时，取出，洗净，烘干，于550℃灼烧 2h得改性天然沸石。

步骤(3)中，所述的金属离子A和金属离子B的具体名称是 Mn²⁺和Na⁺；

步骤(3)中，金属离子A和B混合溶液中两种离子的重量比为1：1， 混合溶液中Mn²⁺和Na⁺的浓度都为为0.5g/L；

步骤(3)中，沸石与金属离子A和B混合溶液的重量体积比是 5g:100mL；

利用本发明的方法制备的改性天然沸石填料填充而得到的生物 填料柱的制备方法如下：

将改性沸石和天然沸石分别装入两根有机玻璃柱中，装填高度为 30cm，有机玻璃柱的直径为2cm，沸石的装填密度都为1.04g·cm^-3， 采用BAC用的循环物理固定法，培养液分别在泵的提升下，流量 0.5mL·(min·g)^-1，通过沸石填充柱，反复循环12h，使得培养液中 的微生物固定在填料上。微生物循环固定装置见图7。

生物膜沸石填料柱处理LAS废水情况

用配制的30mg·L^-1LAS溶液来进行处理。分别通入天然沸石和改 性沸石填料柱，处理柱的单位负荷在 0.44mL·(min·g)^-1-0.56mL·(min·g)^-1。处理前对废水中LAS用液相色谱进 行检测其含量和处理后LAS的含量。以及处理中每隔1h检测一次处理 出来的废水，并作出处理出来废水中LAS含量曲线，观察曲线变化可 以实时掌握微生物对LAS的降解情况。通过对废水进出柱LAS含量情 况对比，分析改性沸石，以及挂膜方式对沸石的处理的效果。水处理 装置见图9。

结果表明：沸石在改性后负载微生物的能力就越强，生物活性较 高，处理效果好而且出水水质稳定。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术 人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这 些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权 利要求及其等同物限定。