本发明涉及一种纳米生物复合净水剂，具体涉及一种纳米生物复合净水剂及其制备方法。
背景技术：
：目前，随着我国工业化进程的快速推进，环境污染尤其是水资源污染日益严重，严重的影响着人们的身体健康和生存环境。采用净水剂对工业废水和城市污水进行混凝处理，是水处理中最常用的方法之一，也是消除污染、保护环境的重要手段。传统的净水材料通常指在环保处理中使用的各种化学混凝、助凝剂，常用的有铝盐、铁盐、钙盐、聚丙烯酰胺等一些化学合成材料。这类净水剂单一使用局限性较大，使用时往往需要添加其他辅助类物质，而且采用化合物类的净水剂不易回收再利用，会造成二次污染。硅藻土是由硅藻及其他微生物的硅质遗骸组成的生物硅质岩，成分为无定型二氧化硅与少量硅氧化物、氧化铝，硅藻土表面具有特殊的微孔结构，其比表面积的大小直接影响吸附性能，且比表面积与吸附量呈正比。硅藻土表面分布的大量硅羟基和氢键在水溶液中解离出h+，使硅藻土表现出一定的电负性，且电位绝对值很大，因此硅藻土对正电荷污染物吸附能力较大。目前，由于硅藻土具有性能稳定、耐酸、孔容大、孔径大、比表面积大、吸附性强等特点，已在污水处理多个领域用作吸附剂、载体制备、污泥脱水剂等。硅藻土原土表面微孔一部分被杂质覆盖，吸附点位被占据，溶液中的离子进入硅藻土孔道受到阻碍，这些都在一定程度上限制了硅藻土的吸附能力。除了最常用的物理吸附法外，近年来生物法处理污水也受到各界人士的广泛关注。一般是利用生物菌种的新陈代谢对有机污染物及氮、磷营养物质的同化作用，将低浓度污染物进行富集转化，恢复退化水生态系统结构中缺失的组分，达到重建水生态系统的良好结构，实现其功能的恢复，同时改善水质，治理污染水体。技术实现要素：为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纳米生物复合净水剂及其制备方法。为实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种纳米生物复合净水剂，主要由以下原料组成：改性硅藻土，铝矿粉，铁矿粉，特种生物菌种。作为一种纳米生物复合净水剂的进一步说明，所述的各原料的质量比例为：改性硅藻土：铝矿粉：铁矿粉：特种生物菌种8-8.5：1-1.5：0.48-0.49：0.1-0.2。作为一种纳米生物复合净水剂的进一步说明，所述的各原料的质量比例优选为：改性硅藻土：铝矿粉：铁矿粉：特种生物菌种8：1.5：0.49：0.1。作为一种纳米生物复合净水剂的进一步说明，所述的特种生物菌种为硝化菌、反硝化菌、噬磷菌中的一种或两种。一种纳米生物复合净水剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将天然硅藻矿粉在温度450-550℃下，焙烧4-10小时，随后冷却至室温；进行机械研磨，并过100目筛；随后用浓度为1mol/l的硝酸溶液反复淋洗三次，再用去离子水淋洗至中性，在85℃下真空干燥6-8h，随后冷却至室温，将所得硅藻土再次进行机械研磨，并过80目筛，即得改性硅藻土；(2)将步骤(1)所得改性硅藻土，与铝矿粉、铁矿粉、特种生物菌种按照质量比例8-8.5：1-1.5：0.48-0.49：0.1-0.2取总重量为1kg，混合置于2000ml去离子水中，于室温下充分搅拌3-5小时，过滤，用去离子水充分洗涤滤渣，将滤渣在室温下干燥并机械研磨，过60目筛，即得本发明纳米生物复合净水剂。作为一种纳米生物复合净水剂的制备方法的进一步说明，所述步骤(1)中，硅藻土优选在450℃下，焙烧6小时。作为一种纳米生物复合净水剂的制备方法的进一步说明，所述步骤(3)中，改性硅藻土：铝矿粉：铁矿粉：特种生物菌种优选的质量分数为8：1.5：0.49：0.1。有益效果本发明提供了一种以高纯度硅藻天然矿品为基体加入一定量的含铝、铁矿品及特种生物菌种混合而成的纳米生物复合净水剂。在污水处理过程中加入本发明纳米生物复合净水剂，利用改性硅藻土本身具有的巨大的比表面积和较强的吸附力，把超细微粒物质吸附到硅藻表面，在结合铝盐、铁盐的絮凝作用，促使水中的污染物快速物理絮凝、沉淀，恢复水体的部分自净能力；本发明净水剂中所含的特种生物菌在污水中以硅藻为载体快速生长繁殖的同时可以消耗、分解水体中的有机污染物。本发明皆有传统净水剂的絮凝吸附作用，且又为生物菌提供载体同时具备物理生物作用，达到水质净化的目标。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1一种纳米硅藻复合净水剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将天然硅藻矿粉在温度450℃下，焙烧5小时，随后冷却至室温；进行机械研磨，并过100目筛；随后用浓度为1mol/l的硝酸溶液反复淋洗三次，再用去离子水淋洗至中性，在85℃下真空干燥6-8h，随后冷却至室温，将所得硅藻土再次进行机械研磨，并过80目筛，即得改性硅藻土；(2)将步骤(1)所得改性硅藻土，与铝矿粉、铁矿粉、特种生物菌种按照质量比例8：1.5：0.49：0.1取总重量为1kg，混合置于2000ml去离子水中，于室温下充分搅拌3-5小时，过滤，用去离子水充分洗涤滤渣，将滤渣在室温下干燥并机械研磨，过60目筛，即得本发明纳米生物复合净水剂。实施例2为筛选出硅藻土最优化的焙烧温度和时间，探究了不同焙烧温度和时间处理对硅藻土的比表面积和净水能力的影响。首先，采用正交试验对焙烧温度和焙烧时间进行筛选，并对比未处理的天然硅藻土的比表面积。在每一组的焙烧温度和时间条件下，取20g天然硅藻土进行处理，用去离子水洗涤，然后80℃真空干燥6小时后冷却至室温，测定每一组处理后硅藻土的比表面积。结果如表1所示。表1不同焙烧温度和时间对硅藻土比表面积的影响未处理的天然硅藻土的比表面积为14.96m2/g。由表1可知，经过焙烧处理的硅藻土较之天然的硅藻土的比表面积都有明显的的增加；在焙烧时间较短的情况下(焙烧时间4小时)，随着焙烧温度的升高，硅藻土的比表面积逐渐增加，这可能是由于短时间内的高温可以更好的将硅藻土中的杂质、有机质给处理出来；在同等温度下，随着焙烧时间的增加，硅藻土的比表面积呈现先增加后减少的趋势，这可能是由于在焙烧6小时时硅藻土中的杂质和有机质得到很好的处理，随着焙烧时间的增加导致硅藻土的骨架有部分坍塌，表面积有所下降；焙烧时间分别为6、8、10小时时，随着温度的升高，硅藻土的比表面积呈现减少的趋势；由以上结果可知，本发明硅藻土最优选的焙烧温度为450℃，焙烧时间为6小时。随后测试用上述不同焙烧温度和时间处理后的硅藻土和天然硅藻土处理废水后，废水中的cod浓度，并计算cod去除率，结果如表2所示。表2不同焙烧温度和时间处理后的硅藻土对废水中cod去除影响原废水中cod的浓度为800mg/l，天然硅藻土处理废水后cod的浓度为616mg/l，cod去除率为23.0％。由表2结果可知，经过焙烧处理的硅藻土较之天然的硅藻土的cod去除率都有明显的的增加；cod去除率随着焙烧温度和时间的变化与硅藻土的比表面积变化保持一致，说明，比表面积的增加有利于提升硅藻土的净水能力。综合以上结果可得，本发明硅藻土最优选的焙烧温度为450℃，焙烧时间为6小时。实施例3在对硅藻土改性后的基础上，对本发明净水剂的组分进行筛选。第一组：改性硅藻土：铝矿粉：铁矿粉：特种生物菌种＝8：1.5：0.49：0.1；第二组：改性硅藻土：特种生物菌种＝8：0.1；第三组：改性硅藻土：铝矿粉：铁矿粉＝8：1.5：0.49；第四组：铝矿粉：铁矿粉：特种生物菌＝1.5：0.49：0.1；第五组：改性硅藻土：铝矿粉：特种生物菌＝8：1.5：0.1；第六组：改性硅藻土：铁矿粉：特种生物菌＝8：0.49：0.1；按照上述配方制备不同净水剂，并将所制备的净水剂应用于同一污水处理厂的同一批生活污水，对处理前后污水的con、tn、tp进行检测，结果如下所示。从上述结果可知，首先对比六组结果可以确定的是改性硅藻土在污水处理中起到主要作用，利用其巨大的比表面积和较强的吸附力把超细微粒物质吸附到硅藻的表面；铝矿粉起到絮凝作用，使已经吸附了杂质的改性硅藻土更好的沉淀下来，提升净水剂的净水能力；铁矿粉可以增强铝矿粉的絮凝作用，加快污染物的沉降速度；特种生物菌种则利用厌氧放磷，好氧段大量吸磷从而提升净水剂的除氮除磷能力，同时特种生物菌种以改性硅藻为载体快速生长繁殖同时消耗、分解污染水体中的有机污染物。综上所述，为达到理想的净水效果，本发明所涉及组分改性硅藻土、铝矿粉、铁矿粉和特种生物菌种缺一不可。实施例4将实施例1所制得本发明纳米硅藻复合净水剂应用于某污水处理厂：150000吨/日，主要为生活污水，使用后效果如下：测定项目单位处理前处理后处理效率codmg/l80025.696.80％氨氮mg/l704.5593.50％tnmg/l12010.5891.18％tpmg/l80.00799.91％ssmg/l2004.8197.60％由上表可知，采用本发明纳米硅藻复合净水剂处理生活污水，cod、氨氮、总氮、总磷、ss均达到91％以上。当前第1页12