一種廢水脫氮填料上的掛膜材料的製作方法

2023-09-21 07:44:25

專利名稱：：一種廢水脫氮填料上的掛膜材料的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種廢水脫氮填料上的掛膜材料。
背景技術：
：目前我國近海岸海域水質汙染嚴重，主要汙染因子是氨氮，水體中氨氮主要來源於工業排放的含氮廢水和生活汙水，在廢水或者汙水處理中，現有的掛膜材料形成的填料，如軟性填料和半軟性填料形成的組合填料，一般都不是專門針對去除廢水中的氨氮設計的，因此對廢水中氨氮的去除能力較低，去除率不高。
發明內容本發明的目的是提供一種廢水脫氮填料上聚醯胺類有機與無機雜化形成的掛膜材料，應用該材料可提高廢水中氨氮的去除率。為達到上述目的，本發明採用的技術方案是一種廢水脫氮填料上的掛膜材料，該掛膜材料包括聚醯胺、粘結在所述聚醯胺上的納米級矽酸鹽類無機物質，所述納米級矽酸鹽類無機物質在所述掛膜材料中佔的比例為1%—20%(重量百分比)。所述聚醯胺由環內醯胺或胺基酸或二元胺和二元酸的反應物聚合而成。所述的環內醯胺為丁內醯胺或己內醯胺。所述的二元胺為己二胺或對苯二胺，所述的二元酸為己二酸或對苯二甲酸。所述的胺基酸為7-氨基庚酸。所述納米級矽酸鹽類無機物質可選用硅藻土、蒙脫土、海泡石粉、沸石或高嶺土中的一種或者其任意組合的混合物。下面將"
背景技術：
"中的組合填料與應用本發明掛膜材料的填料進行實驗對比，處理綜合化工廢水，表1為組合填料與聚醯胺有機與無機雜化填料的處理氨氮數據的對比，表2為組合填料與聚醯胺類有機與無機雜化填料處理硝態氮數據的對比，如下所示表1tableseeoriginaldocumentpage4由於本發明採用了以上的技術方案，其優點如下通過聚醯胺與納米級矽酸鹽類無機物質雜化形成的掛膜材料，應用於填料中時，該填料可以顯著提高廢水中氨氮和硝態氮的去除率，即對廢水中的氮的去除能力強。有機物聚醯胺與納米級無機物矽酸鹽相粘結，使得聚醯胺與矽酸鹽類無機物質形成的掛膜材料的強度也增高，抗斷裂能力增強，可防止掛膜材料在使用時發生斷裂，影響脫氮效果。具體實施例方式下面進一步闡述本發明。一種廢水脫氮填料上的掛膜材料，該掛膜材料包括聚醯胺、粘結在聚醯胺上的納米級矽酸鹽類無機物質，納米級矽酸鹽類無機物質在掛膜材料中佔的比例為1%—20%(重量百分比)。本實施例中，以掛膜材料上吸附的微生物的分子式和組成為藍本，根據微生物分子式C6oH87023N12P、C18H1909N、CnH290N和CsH702N來確定各種元素的百分比例，從而最終確定合成聚醯胺的單體。合成聚醯胺的單體可選用環內醯胺或胺基酸或二元胺和二元酸類物質，環內醯胺可選用丁內醯胺或己內醯胺，二元胺可為己二胺或對苯二胺，二元酸可為己二酸或對苯二甲酸，胺基酸可為7-氨基庚酸。下面具體闡述聚醯胺的製備方法方法一採用溶液法通過己二胺和己二酸合成聚醯胺將稱量好的己二胺2mol溶解於200ml去離子水中，將稱量好的己二酸2mo1加入到乾燥潔淨的三口燒瓶中，將三口燒瓶置於45"U55'C的恆溫水浴槽中。在攪拌條件下，將己二胺溶液逐漸加入到三口燒瓶中，補加去離子水，使得反應體系總量為1000ml，最後加入已經稱量好的催化劑亞磷酸鈉，亞磷酸鈉佔總重量的百分比為0.1%，同時進行攪拌，攪拌速度為80r/min，反應5h,將反應物置於空氣中冷卻時很快有結晶鹽析出，將製得的鹽再進行聚合反應。具體來說，將製成的鹽和一定量的去離子水加入高壓聚合釜中，通入氮氣吹掃15min，開始逐漸升溫並開始攪拌，溫度升至50"C-601C時攪拌轉速調至200~400r/min.在120T左右停留約40min，之後在lh內升溫至200"C左右，在200C左右停留40min,之後在30min內將溫度升至210220'C,此時釜內壓力約為260psi(大約為1792.7kPa),反應完畢後，在lh內將壓力降為常壓，在氮氣保護下趁熱將釜內產物取出，可觀察到產物為白色或者微黃色，將產物置於IOO'C真空乾燥箱中乾燥12h以上，即得到聚醯胺。方法二通過己內醯胺合成聚醯胺將一定量的己內醯胺加入反應器中，加熱熔融，待熔體溫度達130C時，開啟真空泵減壓蒸餾10-20miii(要求體系壓力在1.33kPa以內)，加入催化劑甲醇鈉溶液在真空下反應，催化劑甲醇鈉與單體己內醯胺的摩爾比為0.003，甲醇鈉溶液可以以金屬鈉和甲醇為原料來製備，待熔體溫度加熱至135'C維持lOmhi,停止抽真空和加熱。加入一定量的甲苯二異腈酸酯(TDI)，攪勻，迅速注入已預熱至160'C的模具中，在160-170'C恆溫乾燥箱中聚合5-30min，冷卻後脫模，即製得聚醯胺。TDI是一種話化劑，該活化劑與單體己內醯胺的摩爾比為0.003。納米級矽酸鹽類無機物質可選用硅藻土、蒙脫土、海泡石粉、沸石或高嶺土中的一種或者其任意組合的混合物。將合成的聚醯胺與納米級的矽酸鹽類無機物質在溶劑中混合，矽酸鹽類無機物質的含量佔總重得1%2%，溶劑可選用水或有機溶劑，上述提到的沸石是一種含水架狀結構的多孔矽鋁酸鹽，由於其較大的比表面積、較高的化學和生物穩定性、良好的吸附性能和交換性能，可以作為一種極性吸附劑，可吸附有極性的分子和細菌，並對細菌有富集作用，不僅如此，有機物聚醯胺與納米級無機物矽酸鹽相粘結，使得聚醯胺與矽酸鹽類無機物質形成的掛膜材料的強度也增高，抗斷裂能力增強，可防止掛膜材料在使用時發生斷裂，影響脫氮效果。通過上述工藝，掛膜材料製成紡絲原液，然後將紡絲原液製成絲條。將絲條穿插和固著在耐腐蝕和耐高溫的中心繩上，使絲條呈立體均勻排列輻射狀態，可形成懸掛式立體彈性填料，中心繩選用耐腐蝕和耐高溫和耐老化的材料。懸掛式立體彈性填料在有效區域內能立體全方位均勻舒展滿布，使氣、水、生物膜得到充分混滲接觸交換，生物膜不僅能均勻地著床在每一根絲條上，保持良好的活性和空隙可變性，而且能在運行過程中獲得較大的比表面積，從而能進行良好的新陳代謝。該種填料可以應用於厭氧、缺氧和好氧廢水處理技術中，廣泛應用於化工、煉焦、食品、造紙、冶金、垃圾滲濾液等所有含氮廢水處理的行業中。由本發明掛膜材料製得的填料置於待處理的廢水中，每根填料具有一定的直徑，應用於厭氧、缺氧和好氧工藝中，通過硝化和反硝化作用進行脫氮，廢水中存在著有機氮、NH3-N、NO、-N等形式的氮，而其中以NH3-N和有機氮為主要形式。在通過填料進行生物脫氮處理過程中，有機氮被微生物氧化分解，即通過氨化作用轉化為成NH3-N，而後NH3-N經硝化過程轉化為NOx-N,最後通過反硝化作用使NOx-N轉化成N2,而逸入大氣。填料中沿其直徑方向自外向內分布有碳化菌、亞硝化菌、硝化菌和水解酸化菌，首先在最外層好氧層，碳化菌可以把有機廢物變為不易降解有機物和co2,之後，亞硝化菌、硝化菌把NH3-N氧化為N02-N和N03-N,隨著氧氣被耗盡，在缺氧層和厭氧層，N02-N和N03-N可以被反硝化為N2，同時在最裡層厭氧層，不易降解有機物可以變為容易降解有機物，作為反硝化碳源，也可以在此層發生厭氧氨氧化。填料的絲條上均勻附著於生物膜，使得在填料的表面進行硝化作用，而由於內部逐漸降低02的濃度，從而保持填料內部一定深度的缺氧層不被氧氣穿透，產生反硝化作用。硝化作用的產物可直接作為反硝化作用的底物被去除，避免了培養過程中硝酸鹽的積累對硝化細菌的抑制，以及由於硝化作用造成的pH值下降，從而6形成同步硝化反硝化，加速硝化反應的進程，生物脫氮工藝的效能大為提髙。進一步來說，NH3-N轉變為N02-N或N03-N後，N02-N或N03-N作為氧化劑，在去除同樣的NH3-N和有機氮的情況下，避免了02的大量利用和節省了100%的混合液回流。權利要求1、一種廢水脫氮填料上的掛膜材料，其特徵在於該掛膜材料包括聚醯胺、粘結在所述聚醯胺上的納米級矽酸鹽類無機物質，所述納米級矽酸鹽類無機物質在所述掛膜材料中佔的比例為1％-20％(重量百分比)。2、根據權利要求1所述的掛膜材料，其特徵在於所述聚醯胺由環內醯胺或胺基酸或二元胺和二元酸的反應物聚合而成。3、根據權利要求2所述的掛膜材料，其特徵在於所述的環內醯胺為丁內醯胺或己內醯胺。4、根據權利要求2所述的掛膜材料，其特徵在於所述的二元胺為己二胺或對苯二胺，所述的二元酸為己二酸或對苯二甲酸。5、根據權利要求2所述的掛膜材料，其特徵在於所述的胺基酸為7-氨基庚酸。6、根據權利要求1所述的掛膜材料，其特徵在於所述納米級矽酸鹽類無機物質可選用硅藻土、蒙脫土、海泡石粉、沸石或高嶺土中的一種或者其任意組合的混合物。全文摘要本發明公開了一種廢水脫氮填料上的掛膜材料，該掛膜材料包括聚醯胺、粘結在所述聚醯胺上的納米級矽酸鹽類無機物質，所述納米級矽酸鹽類無機物質在所述掛膜材料中佔的比例為1％-20％(重量百分比)。該掛膜材料形成的填料可以顯著提高廢水中氨氮和硝態氮的去除率，即對廢水中的氮的去除能力強。有機物聚醯胺與納米級無機物矽酸鹽相粘結，使得聚醯胺與矽酸鹽類無機物質形成的掛膜材料的強度也增高，抗斷裂能力增強，可防止掛膜材料在使用時發生斷裂，影響脫氮效果。文檔編號C02F3/34GK101671077SQ20091018616公開日2010年3月17日申請日期2009年9月30日優先權日2009年9月30日發明者喬淑媛,慧劉,劉景明,巖徐,徐春浩,王紅專申請人:江蘇蘇淨集團有限公司