一种基于废塑料和生物炭的磁性生物滤池的制作方法_2

文档序号:9919013阅读:来源:国知局
实施例对本发明作进一步描述:
[0038]如图1?3所示,一种基于废塑料和生物炭的磁性生物滤池,该生物滤池包括反应器外壳1、多组圆柱形磁性微反应器和铁丝网5;所述反应器外壳I为圆柱形或正方体形或长方体形上部开口容器,所述铁丝网5设于所述反应器外壳I内,且所述铁丝网5的边缘与所述反应器外壳I的内壁连接,所述多组圆柱形磁性微反应器固定于铁丝网5的网格内,且多组圆柱形磁性微反应器的底部接触反应器外壳I底部的内壁;所述多组圆柱形磁性微反应器中的任意一个是由圆柱形改性塑料外壳2内装混合填料组成的,其中圆柱形改性塑料外壳2是由废塑料片经改性、缝合而成的上部开口的圆柱形容器,且圆柱形改性塑料外壳2的表面开有小孔8;所述混合填料由柱状改性塑料填料3和磁性生物炭填料4组成;所述柱状改性塑料填料3和磁性生物炭填料4的质量比为0.8:1?1.2:1;所述磁性生物滤池还包括进水口 6和出水口 7,所述进水口 6和出水口 7均设于所述反应器外壳I的上部。
[0039]所述多组圆柱形磁性微反应器的总体积占反应器外壳I容积的50%?70%。所述圆柱形改性塑料外壳2的直径为15?25mm,圆柱形改性塑料外壳2的高度与反应器外壳I的深度相等。圆柱形改性塑料外壳2上的小孔8直径为I?3_,小孔8的总孔面积占圆柱形改性塑料外壳2表面积的50%?70 %。
[0040]所述的圆柱形改性塑料外壳2的制备采用如下步骤:
[0041 ] (I)裁剪废矿泉水瓶或饮料瓶成方形塑料片,采用介质阻挡放电反应器产生低温等离子体,对方形塑料片进行表面改性,改性时间为2?5min;介质阻挡放电反应器中,不锈钢材料中心电极直径为14?19mm,与高压电源的高压端相连;介质为石英玻璃管,管壁厚1.4?1.9mm;外壳金属电极与高压电源的地端相连;放电区长度为210?230mm;介质阻挡放电反应器中,工作气体为空气或氧气,工作气体流量为0.12?0.15m3/h;高压电源电压为15?31kV、频率为32?60kHz;在高压电源作用下,反应器中发生介质阻挡放电并产生低温等离子体;改性时用强气流将介质阻挡放电等离子体从放电空间吹出到方形塑料片表面进行处理;形成改性塑料片;
[0042](2)在改性塑料片其中一对相对的两边打孔,采用金属丝将改性塑料片打孔的两边缝合在一起,形成圆柱形中空塑料筒;孔的直径与金属丝的直径相匹配,且孔均匀分布,改性塑料片上每一边孔的数量至少为3个;
[0043](3)在圆柱形中空塑料筒的一端打孔,孔均匀分布,孔的数量至少为4个;
[0044](4)以废矿泉水瓶或饮料瓶为原料,裁剪圆形塑料片,直径与步骤(3)中的圆柱形中空塑料筒的圆柱外径相等;
[0045](5)在圆形塑料片的边缘开孔,开孔数量和位置与步骤(3)中圆柱形中空塑料筒一端孔的数量及位置相同;
[0046](6)采用金属丝将步骤(3)中圆柱形中空塑料筒和步骤(5)中的圆形塑料片缝合在一起,形成所述的圆柱形改性塑料外壳2,所述圆柱形中空塑料筒一端的孔的直径和圆形塑料片边缘的孔的直径均与金属丝的直径相匹配。
[0047]所述的柱状改性塑料填料3为两端开口的中空圆柱,所述圆柱的直径为7?12mm,长度为7?12mm。
[0048]柱状改性塑料填料3的制备采用如下步骤:
[0049](I)裁剪废矿泉水瓶或饮料瓶成方形塑料片,采用介质阻挡放电反应器产生低温等离子体,对方形塑料片进行表面改性,改性时间为2?5min;介质阻挡放电反应器中,不锈钢材料中心电极直径为14?19mm,与高压电源的高压端相连;介质为石英玻璃管,管壁厚1.4?1.9mm;外壳金属电极与高压电源的地端相连;放电区长度为210?230mm;介质阻挡放电反应器中,工作气体为空气或氧气,工作气体流量为0.12?0.15m3/h;高压电源电压为15?31kV、频率为32?60kHz;在高压电源作用下,反应器中发生介质阻挡放电并产生低温等离子体;改性时用强气流将介质阻挡放电等离子体从放电空间吹出到方形塑料片表面进行处理;形成改性塑料片;
[0050](2)在改性塑料片其中一对相对的两边打孔,采用金属丝将改性塑料片打孔的两边缝合在一起,形成柱状改性塑料填料3;孔的直径与金属丝的直径相匹配,且孔均匀分布,改性塑料片上每一边孔的数量至少为3个。
[0051 ]所述的制备磁性生物炭填料4的生物炭颗粒粒度为5?12_。
[0052]所述的磁性生物炭填料4制备时采用如下步骤:
[0053](I)向水中加入二价铁离子盐和三价铁离子盐,制备含有二价铁离子和三价铁离子的混合溶液,其中三价铁离子盐中的三价铁离子与二价铁离子盐中的二价铁离子的摩尔浓度比为0.9?1.2;所用的二价铁离子盐为硝酸亚铁、硫酸亚铁、氯化亚铁中的一种,所述三价铁离子盐为硝酸铁、硫酸铁、氯化铁中的一种;
[0054](2)将粒度为5?12mm的生物炭浸没于pH <4的强酸溶液中反应,洗涤、干燥,得酸改性生物炭;
[0055](3)将步骤(2)所得酸改性生物炭加至步骤(I)所得含有二价铁离子和三价铁离子的混合溶液中,搅拌均匀后吸附处理10?20min,固液分离后得吸附铁离子的生物炭;生物炭的质量与含有二价铁离子和三价铁离子的混合溶液的体积关系为lg:5mL;
[0056](4)将吸附铁离子的生物炭浸没于pH2 10的强碱溶液中,搅拌均匀后常温反应10?20min,固液分离、洗涤、干燥,得磁性生物炭填料4。
[0057]所述反应器外壳I材质为不锈钢,壁厚为I?2mm;所述的铁丝网5为三层,所述的铁丝网5由直径为0.5?0.8mm的铁丝编织而成,网格为正方形或圆形,正方形边长或圆形直径与圆柱形磁性微反应器的圆柱外径相同;铁丝网5的边缘通过焊接固定在反应器外壳I的内壁上,并且铁丝网5所在平面与反应器的底面平行;最下层铁丝网5距反应器外壳I底部15?20mm,最上层铁丝网5距反应器外壳I的顶部15?20mm。
[0058]实施例1
[0059]如图1和图2所示,一种基于废塑料和生物炭的磁性生物滤池,包括反应器外壳1、多组圆柱形磁性微反应器和三层铁丝网5。其中反应器外壳I为长方体形上部开口容器;圆柱形磁性微反应器由圆柱形改性塑料外壳2内装混合填料组成,其中圆柱形改性塑料外壳2是由废塑料片经改性、缝合而成的上部开口且表面有大量小孔8的圆柱形容器,如图3所示;混合填料由两端开口的柱状改性塑料填料3和磁性生物炭填料4组成。多组圆柱形磁性微反应器的总体积占反应器外壳I容积的50%。所述磁性生物滤池还包括进水口 6和出水口 7,所述进水口 6和出水口 7均设于所述反应器外壳的上部。
[0060]反应器外壳I材质为不锈钢,壁厚为Imm;组成圆柱形磁性微反应器的圆柱形改性塑料外壳2的圆柱直径为15mm,高度与反应器外壳的深度相等;圆柱形改性塑料外壳2上开有若干直径为Imm的小孔8,小孔总面积占圆柱形改性塑料外壳2表面积的50%。
[0061]圆柱形改性塑料外壳2的制备采用如下步骤:
[0062](I)裁剪废矿泉水瓶成方形塑料片,采用介质阻挡放电反应器产生低温等离子体,对方形塑料片进行表面改性,改性时间为2min。介质阻挡放电反应器中,不锈钢材料中心电极直径为14mm,与高压电源的高压端相连;介质为石英玻璃管,管壁厚1.4mm;外壳金属电极与高压电源的地端相连;放电区长度为210_。介质阻挡放电反应器中,工作气体为空气,工作气体流量为0.12m3/h;高压电源电压为15kV、频率为60kHz;在高压电源作用下,反应器中发生介质阻挡放电并产生低温等离子体。改性时用强气流将介质阻挡放电等离子体从放电空间吹出到方形塑料片表面进行处理。形成改性塑料片。
[0063](2)在改性塑料片其中一对相对的两边打孔,采用金属丝将改性塑料片打孔的两边缝合在一起,形成圆柱形中空塑料筒;孔的直径与金属丝的直径相匹配,且孔均匀分布,改性塑料片上每一边孔的数量为3个。
[0064](3)在圆柱形中空塑料筒的一端打孔,孔均匀分布,孔的数量为4个;
[0065](4)以废矿泉水瓶为原料,裁剪圆形塑料片,直径与步骤(3)中的圆柱形中空塑料筒的圆柱外径相等;
[0066](
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