一种铁酸钕纳米线复合生物滤料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种污水处理用铁酸钕纳米线复合 生物滤料。
【背景技术】
[0002] 曝气生物滤池是污水处理的重要设备，生物滤料是曝气生物滤池的关键材料，决 定了曝气生物滤池的除污效率。在使用过程中，生物滤料在滤池中形成生物膜，可以过滤水 中悬浮的固体污染物，污水中的有机污染物经滤料表面的微生物好氧代谢而降解，所以生 物滤料是污水处理的重要研宄内容之一。
[0003] 无机生物滤料是常用的生物滤料，目前已有专利报道了多种无机生物滤料。国家 发明专利"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、硅藻土和煤灰为原料，在85-105°C下烘干，然后再于800-900°C煅烧制备出了 一种生物滤料。国家发明专利"一种曝气生物滤池用双层复合生物滤料及其制备方法"（发 明专利号：ZL201010018383. 7)以凹土、硅藻土、粉煤灰和煤粉为原料，在950-1050°C烧结 20min制备出了一种双层复合生物滤料，内层由凹土、粉煤灰组成，外层由凹土、硅藻土和煤 粉组成。国家发明专利"一种生物滤料及其制备方法"（发明专利【申请号】200810028919.6) 以黏土、粉煤灰、原煤、碳酸钙与电石为原料，于1050-1200°C煅烧后，制备出了粒径为 4-10_的生物滤料。虽然目前的生物滤料可以用于污水处理，但是也存在制备温度高，滤料 表面会产生硬壳，不利于微生物的生长，或者生物相容性较差，存在污水脱色效果差，或者 比表面积小、孔隙率低、使用寿命短等缺点。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供铁酸钕纳米线作为主要原料，引入粘土，添加聚甲基丙烯 酸甲脂、聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮等成分，得到具有比表面积大、孔隙率高、吸附能力强、 化学与热稳定性好、污水脱色能力强、有利于生物膜的形成和微生物生长等特点的铁酸钕 纳米线复合生物滤料。
[0005] 本发明所提供的铁酸钕纳米线复合生物滤料的质量百分比组成如下：
[0006] 铁酸钕纳米线40-50%、聚甲基丙烯酸甲脂6-15%、聚乙二醇5-9%、聚乙烯吡咯 烷酮 1-5%、粘土 8-16%、水 25-35%。
[0007] 所述铁酸钕纳米线的直径为50nm、长度为20 μ m。
[0008] 本发明所提供的铁酸钕纳米线的具体制备方法如下：
[0009] 以高铁酸钾、乙酸钕作为原料，水为溶剂，其中高铁酸钾与乙酸钕的摩尔比为 1: 1，将高铁酸钾、乙酸钕与水均匀混合后置于反应容器内并密封，于温度100-200°C、保温 12-36h，其中高铁酸钾与乙酸钕的重量不大于水重量的50%。
[0010] 本发明所提供的铁酸钕纳米线复合生物滤料的具体制备方法如下：
[0011] 首先按照比例计量称取铁酸钕纳米线、聚甲基丙烯酸甲脂、聚乙二醇、聚乙烯吡 咯烷酮、粘土和水，然后将铁酸钕纳米线、聚甲基丙烯酸甲脂、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮 和粘土混合均匀，再添加水均匀混合。在成球机中按照成球工艺制备出生料球，成球大小 3-10_。将生料球放入烘箱，于100°C、保温2-3h，随后将烘干后的生料球放入马弗炉中于 400-600°C、烧结2-4h，自然冷却，最后得到了铁酸钕纳米线复合生物滤料。
[0012] 与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
[0013] 1、本发明采用铁酸钕纳米线作为主要原料、粘土作为增塑剂、聚甲基丙烯酸甲脂 作为成孔剂、聚乙二醇作为粘接剂、聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂，形成生料球后在一定温度 下干燥和烧结可以制备出铁酸钕纳米线复合生物滤料。本发明采用低温干燥和低温煅烧工 艺，所得生物滤料表面粗糙，化学与热稳定性好、耐水性能优良，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，有利于微生物的挂膜与生长。
[0014] 2、本发明采用的铁酸钕纳米线具有有机污染物光催化降解性能，在可见光作用 下，通过铁酸钕纳米线的光催化作用可以脱色降解污水中的有机污染物。在使用过程中，生 物滤料在滤池中可以形成生物膜，污水中的有机污染物经滤料表面的微生物好氧代谢而降 解。
[0015] 3、本发明铁酸钕纳米线复合生物滤料具有比表面积大、孔隙率高及良好的絮凝 性，可以截留污水中的悬浮物，也可以促进污水中胶体污染物的絮凝与沉淀，强化生物滤料 的脱色去污性能。因此，本发明所得铁酸钕纳米线复合生物滤料在污水生物处理领域中具 有良好的应用前景。
【附图说明】
[0016] 图1为实施例1制备的铁酸钕纳米线复合生物滤料的SEM图像；
[0017] 从图可以看出铁酸钕纳米线生物滤料由纳米线和无规则颗粒构成，含有高的孔隙 率，纳米线的直径为50nm、长度为20 μπι，内部孔尺寸为500nm-20 μπι。
【具体实施方式】
[0018] 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。
[0019] 实施例1
[0020] 确定铁酸钕纳米线复合生物滤料的质量百分比组成如下：
[0021] 铁酸钕纳米线40%
[0022] 聚甲基丙烯酸甲脂15%
[0023] 聚乙二醇5%
[0024] 聚乙烯吡咯烷酮5%
[0025] 粘土 8 %
[0026] 水 27%
[0027] 实施例2
[0028] 确定铁酸钕纳米线复合生物滤料的质量百分比组成如下：
[0029] 铁酸钕纳米线50%
[0030] 聚甲基丙烯酸甲脂6%
[0031] 聚乙二醇9%
[0032] 聚乙烯吡咯烷酮I %
[0033] 粘土 9 %
[0034] 水 25%
[0035] 实施例3
[0036] 确定铁酸钕纳米线复合生物滤料的质量百分比组成如下：
[0037] 铁酸钕纳米线41%
[0038] 聚甲基丙烯酸甲脂8%
[0039] 聚乙二醇5%
[0040] 聚乙烯吡咯烷酮1 %
[0041] 粘土 10%
[0042] 水 35%
[0043] 实施例4
[0044] 确定铁酸钕纳米线复合生物滤料的质量百分比组成如下：
[0045] 铁酸钕纳米线42%
[0046] 聚甲基丙烯酸甲脂9%
[0047] 聚乙二醇6%
[0048] 聚乙烯吡咯烷酮2%
[0049] 粘土 16%
[0050] 水 25%
[0051] 实施例5
[0052] 确定铁酸钕纳米线复合生物滤料的质量百分比组成如下：
[0053] 铁酸钕纳米线43%
[0054] 聚甲基丙烯酸甲脂12%
[0055] 聚乙二醇5%
[0056] 聚乙烯吡咯烷酮2%
[0057] 粘土 8 %
[0058] 水 30%
[0059] 实施例6
[0060] 确定铁酸钕纳米线复合生物滤料的质量百分比组成如下：
[0061] 铁酸钕纳米线45%
[0062] 聚甲基丙烯酸甲脂9%
[0063] 聚乙二醇8%
[0064] 聚乙烯吡咯烷酮3%
[0065] 粘土 8 %
[0066] 水 27%
[0067] 实施例7
[0068] 确定铁酸钕纳米线复合生物滤料的质量百分比组成如下：
[0069] 铁酸钕纳米线46%
[0070] 聚甲基丙烯酸甲脂7%
[0071] 聚乙二醇7%
[0072] 聚乙烯吡咯烷酮2%
[0073] 粘土 10%
[0074] 水 28%
[0075] 实施例8
[0076] 确定铁酸钕纳米线复合生物滤料的质量百分比组成如下：
[0077] 铁酸钕纳米线48%
[0078] 聚甲基丙烯酸甲脂5%
[0079] 聚乙二醇5%
[0080] 聚乙烯吡咯烷酮2%
[0081] 粘土 9 %
[0082] 水 31%
[0083] 本发明实施例1到实施例8所得铁酸钕纳米线复合生物滤料的特征参数如表1所 示：
[0084] 表 1
[0085]
【主权项】
1. 一种铁酸钕纳米线复合生物滤料，其特征在于：以质量百分比计，该复合生物滤料 配方如下：2. 如权利要求1所述一种铁酸钕纳米线复合生物滤料，其特征在于：所述铁酸钕纳米 线的直径为50nm、长度为20 μπι〇
【专利摘要】本发明公开了一种铁酸钕纳米线复合生物滤料，属于污水生物处理技术领域。该铁酸钕纳米线复合生物滤料的质量百分比组成如下：铁酸钕纳米线40-50％、聚甲基丙烯酸甲脂6-15％、聚乙二醇5-9％、聚乙烯吡咯烷酮1-5％、粘土8-16％、水25-35％。本发明以铁酸钕纳米线作为主要原料制备出表面粗糙的球状生物滤料，具有比表面积大、孔隙率高、吸附能力强、化学与热稳定好、污水脱色降解能力强、有利于生物膜的形成与生长等特点，在污水生物处理技术领域具有良好的应用前景。
【IPC分类】B01J20/02, C02F3/10, B01J23/83
【公开号】CN104888684
【申请号】CN201510339001
【发明人】裴立宅, 吴胜华
【申请人】安徽工业大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月17日