一种多功能活性缓释净水材料及其制备方法与流程

本发明涉及环保材料，具体涉及一种多功能活性缓释净水材料及其制备方法。

背景技术：

1、

2、目前河湖治理措施有多种，包括截污、清淤，投加底质改良剂、微生物菌粉等，但这些技术都是短时间内起效，难以产生长时间的净化效果，需要研发一种能提供缓释长效的产品，以维持水体持续的稳定净化。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多功能活性缓释净水材料及其制备方法，本发明多功能活性缓释净水材料具有物理吸附、化学吸附以及生物分解的能力，能够不断的吸收周围污染物进行净化。

2、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种多功能活性缓释净水材料，所述多功能活性缓释净水材料由包括如下重量份的原料制得：

4、缓释材料50～100份、膨润土50～150份、微生物菌粉10～20份、铁粉15～40份、增氧剂10～20份、海藻酸钠10～15份、硝酸钙10～20份和聚合硫酸铁10～15份。

5、本发明多功能活性缓释净水材料中缓释材料(聚己内酯)随着时间的增长会缓慢被周围环境侵蚀溶解，随之里面的活性物质会被缓慢释放，同时聚己内酯形成的缓释层内外侧由于渗透压力不同，其内混合物质在渗透压的作用下缓慢释放出来，净化水体，稳定水环境，海藻酸钠与硝酸钙、聚合硫酸铁在水中释放后发生反应交联成活性凝胶层，活性凝胶层具有广泛的网捕吸附作用，不断吸附周围污染物，微生物被释放后迅速融入凝胶内，利用凝胶作为碳基温床快速繁殖，膨润土与铁粉组成凝胶基础同时也作为微生物聚集核心，成为微生物附着场所，此时多功能活性缓释材料周围被一层层厚厚的类菌胶团覆盖，对周边水体不断进行污染吸附与净化；此外，过氧化钙被释放后与水发生缓慢反应，生成氧气与氢氧化钙，氧气为凝胶内微生物、周边水体以及本土微生物提供氧气，氢氧化钙与水体中磷酸盐生成磷酸钙沉淀，去除水中磷元素；硝酸盐的加入使得底泥微生物减少硫酸盐的利用，转而利用硝酸盐，因此可以减少硫化氢的产生，硝酸根促使脱氮微生物提高活性，在将硝酸根转化氮气的同时消耗有机物，同样，钙离子在满足海藻酸钠形成凝胶后，剩余被活性凝胶层吸附，等待周围有游离磷酸根时，钙离子与磷酸根结合形成稳定的不溶性盐；铁粉在硝酸根离子作用下使得fe2+容易转化成fe3+，加强了铁氧化物对磷的吸附，从而减少fe-p的释放。

6、优选地，所述多功能活性缓释净水材料由包括如下重量份的原料制得：

7、缓释材料100份、膨润土120份、微生物菌粉15份、铁粉20份、增氧剂20份、海藻酸钠15份硝酸钙20份和聚合硫酸铁10份。

8、优选地，所述缓释材料为聚己内酯。

9、优选地，所述增氧剂为过氧化钙。

10、优选地，所述微生物菌粉中微生物选自微球菌属、酵母菌属和芽孢菌属中的至少一种。

11、进一步地，所述微球菌属包括里拉微球菌和藤黄微球菌，酵母菌属包括汉逊酵母、假丝酵母和红酵母；芽孢菌属包括枯草芽孢杆菌、耐盐芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、脱氮芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌。

12、优选地，所述微生物菌粉中活菌浓度不低于200亿/g。

13、优选地，所述膨润土、铁粉、微生物菌粉、增氧剂、海藻酸钠、硝酸钙和聚合硫酸铁均为粉状且粒度均不低于300目。

14、本发明第二方面提供了一种上述多功能活性缓释净水材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

15、(a)将微生物菌粉、增氧剂和膨润土混合搅拌均匀，得到混合物1；

16、(b)将海藻酸钠、硝酸钙和聚合硫酸铁混合搅拌均匀，得到混合物2；

17、(c)将缓释材料加热至80～120℃，然后，在搅拌、恒温条件下加入铁粉并搅匀，得到混合物3；

18、(d)将混合物2添加至混合物3中并搅匀，然后，降温至60～65℃，再加入混合物1并继续搅拌至材料由整体粘稠状物质转变成分散微小颗粒团状物，冷却，即得所述多功能活性缓释净水材料。

19、优选地，所述步骤(d)中，冷却前还包括挤压造粒。

20、优选地，所述步骤(c)中，搅拌转速为30～50r/min。

21、优选地，所述步骤(d)中，将混合物2添加至混合物3中并搅匀的搅拌转速为50～80r/min。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

23、本发明多功能活性缓释净水材料的制备原料均处于干燥状态，制作过程中无添加任何溶剂，各原料之间几乎不发生反应，降低了反应速率，延长了成品保质时长。

24、本发明多功能活性缓释净水材料中利用膨润土以及铁粉作为微生物附着核心点，与之后续产生的钙盐、铁盐沉淀形成无数个纳米活性点位，具有比表面积大优势，强化吸附性能，利于微生物生长繁殖，并解决了传统微生物药剂难以去除的磷酸盐的问题；此外，聚己内酯作为缓释材料，对环境友好，分解后不产生有害物质，以膨润土作为主要添加剂，控制聚己内酯用量，从而达到控制释放速率。

25、本发明多功能活性缓释净水材料中海藻酸钠、硝酸钙、聚合硫酸铁能够反应交联成活性凝胶，逸出的凝胶层不仅是微生物生存的场所，也是微生物碳基之一，作为本发明材料的核心结构，同时具有物理吸附、化学吸附效果以及生物分解的能力，能够不断的吸收周围污染物进行净化。

26、本发明多功能活性缓释净水材料在供氧剂及硝酸盐作用下能够很好的达到同步硝化反硝化目的，且磷去除率高，对水质提升具有重要意义，此外，本发明采用的各原料相互之间具有高度协同作用，缺一不可，共同调控着微生物生长与水体净化，形成一个相对稳定的微型系统，而且制备过程简单易行，对生物及环境无毒副作用，在水污染修复工程中具有良好应用前景。

技术特征：

1.一种多功能活性缓释净水材料，其特征在于，由包括如下重量份的原料制得：

2.根据权利要求1所述的多功能活性缓释净水材料，其特征在于，由包括如下重量份的原料制得：

3.根据权利要求1或2所述的多功能活性缓释净水材料，其特征在于，所述缓释材料为聚己内酯。

4.根据权利要求1或2所述的多功能活性缓释净水材料，其特征在于，所述增氧剂为过氧化钙。

5.根据权利要求1或2所述的多功能活性缓释净水材料，其特征在于，所述微生物菌粉中微生物选自微球菌属、酵母菌属和芽孢菌属中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的多功能活性缓释净水材料，其特征在于，所述微生物菌粉中活菌浓度不低于200亿/g。

7.根据权利要求1或2所述的多功能活性缓释净水材料，其特征在于，所述膨润土、铁粉、微生物菌粉、增氧剂、海藻酸钠、硝酸钙和聚合硫酸铁均为粉状且粒度均不低于300目。

8.权利要求1～7中任一所述的多功能活性缓释净水材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中，搅拌转速为30～50r/min。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(d)中，将混合物2添加至混合物3中并搅匀的搅拌转速为50～80r/min。

技术总结
本发明公开了一种多功能活性缓释净水材料及其制备方法，所述多功能活性缓释净水材料由包括如下重量份的原料制得：缓释材料50～100份、膨润土50～150份、微生物菌粉10～20份、铁粉15～40份、增氧剂10～20份、海藻酸钠10～15份、硝酸钙10～20份和聚合硫酸铁10～15份；本发明采用的各原料相互之间具有高度协同作用，缺一不可，共同调控着微生物生长与水体净化，形成一个相对稳定的微型系统，而且制备过程简单易行，对生物及环境无毒副作用，在水污染修复工程中具有良好应用前景。

技术研发人员：简向阳,吴昊
受保护的技术使用者：湖南瓦德尔环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16