一种用于生物填料柱的改性天然沸石填料制备方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]环境保护是21世纪人类所面临的共同课题，全球性研宄、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】
[0003]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。
[0004]本发明采用如下技术方案:
[0005]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:
[0006](I)将天然沸石粉碎过筛I?3mm，用自来水洗净、于120°C烘干备用；
[0007](2)将预处理后的沸石，用lmol.L—1的盐酸浸泡24h，取出洗净，烘干，备用；
[0008](3)将步骤⑵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°C恒温震荡24小时，取出，洗净，烘干，于550°C灼烧2h得改性天然沸石。
[0009]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+;
[0010]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 ；
[0011 ] 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 ；
[0012]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:
[0013]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。
[0014]本发明的积极效果如下:
[0015]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。
[0016]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lmg/g, 30mg.L4LAS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，出水稳走。
【附图说明】
[0017]图1是天然沸石的图片。
[0018]本图片是天然斜发沸石颗粒图片。
[0019]图2是天然沸石的XRD衍射图。
[0020]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。
[0021]图3是天然沸石的SEM图片。
[0022]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。
[0023]图4是盐酸处理后沸石的SEM图片。
[0024]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。
[0025]图5是盐酸处理后沸石的XRD衍射图。
[0026]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。
[0027]图6是改性沸石的SEM图片。
[0028]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。
[0029]图7是微生物固定装置示意图。
[0030]本图片是微生物固定装置图。
[0031]图8是填料柱溶解氧消耗的示意图。
[0032]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。
[0033]图9是水处理装置图。
[0034]本图片是水处理装置图。
[0035]图10是生物活化沸石填料柱处理LAS废水情况图。
[0036]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】
[0037]下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
[0038]实施例1
[0039]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:
[0040](I)将天然沸石粉碎过筛I?3mm，用自来水洗净、于120°C烘干备用；
[0041](2)将预处理后的沸石，用lmol.L—1的盐酸浸泡24h，取出洗净，烘干，备用；
[0042](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°C恒温震荡24小时，取出，洗净，烘干，于550°C灼烧2h得改性天然沸石。
[0043]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+;
[0044]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 ；
[0045]步骤⑶中，沸石与金属离子A和B混合溶液的重量体积比是5g:1OOmL ；
[0046]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:
[0047]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。
[0048]生物膜沸石填料柱处理LAS废水情况
[0049]用配制的30mg.T1LAS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)'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Ih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。
[0050]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。
[0051]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。
【主权项】
1.一种用于生物填料柱的改性天然沸石填料制备方法，其特征在于:所述方法的具体步骤如下: (1)将天然沸石粉碎过筛I?3mm，用自来水洗净、于120°C烘干备用； (2)将预处理后的沸石，用lmol.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°C恒温震荡24小时，取出，洗净，烘干，于550°C灼烧2h得改性天然沸石。
2.如权利要求1所述的用于生物填料柱的改性天然沸石填料制备方法，其特征在于: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+。
3.如权利要求1所述的用于生物填料柱的改性天然沸石填料制备方法，其特征在于:步骤⑶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0.5g/L。
4.如权利要求1所述的用于生物填料柱的改性天然沸石填料制备方法，其特征在于:步骤(3)中，沸石与金属离子A和B混合溶液的重量体积比5:100g/mL。
5.一种利用如权利要求1-4任一项所述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。
6.如权利要求5所述的生物填料柱，其特征在于:所述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。
【专利摘要】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。
【IPC分类】C02F3-10, C02F3-00
【公开号】CN104761045
【申请号】CN201510124406
【发明人】谭文渊, 袁东, 付大友, 周良芹
【申请人】四川理工学院
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月20日