專利名稱：：一種廢水脫氮填料上的掛膜材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種廢水脫氮填料上的掛膜材料。
背景技術(shù)：
：目前我國近海岸海域水質(zhì)污染嚴重，主要污染因子是氨氮，水體中氨氮主要來源于工業(yè)排放的含氮廢水和生活污水，在廢水或者污水處理中，現(xiàn)有的掛膜材料形成的填料，如軟性填料和半軟性填料形成的組合填料，一般都不是專門針對去除廢水中的氨氮設(shè)計的，因此對廢水中氨氮的去除能力較低，去除率不高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種廢水脫氮填料上聚酰胺類有機與無機雜化形成的掛膜材料，應(yīng)用該材料可提高廢水中氨氮的去除率。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種廢水脫氮填料上的掛膜材料，該掛膜材料包括聚酰胺、粘結(jié)在所述聚酰胺上的納米級硅酸鹽類無機物質(zhì)，所述納米級硅酸鹽類無機物質(zhì)在所述掛膜材料中占的比例為1%—20%(重量百分比)。所述聚酰胺由環(huán)內(nèi)酰胺或氨基酸或二元胺和二元酸的反應(yīng)物聚合而成。所述的環(huán)內(nèi)酰胺為丁內(nèi)酰胺或己內(nèi)酰胺。所述的二元胺為己二胺或?qū)Ρ蕉?，所述的二元酸為己二酸或?qū)Ρ蕉姿帷Ｋ龅陌被釣?-氨基庚酸。所述納米級硅酸鹽類無機物質(zhì)可選用硅藻土、蒙脫土、海泡石粉、沸石或高嶺土中的一種或者其任意組合的混合物。下面將"
背景技術(shù)：
"中的組合填料與應(yīng)用本發(fā)明掛膜材料的填料進行實驗對比，處理綜合化工廢水，表1為組合填料與聚酰胺有機與無機雜化填料的處理氨氮數(shù)據(jù)的對比，表2為組合填料與聚酰胺類有機與無機雜化填料處理硝態(tài)氮數(shù)據(jù)的對比，如下所示表1<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>由于本發(fā)明采用了以上的技術(shù)方案，其優(yōu)點如下通過聚酰胺與納米級硅酸鹽類無機物質(zhì)雜化形成的掛膜材料，應(yīng)用于填料中時，該填料可以顯著提高廢水中氨氮和硝態(tài)氮的去除率，即對廢水中的氮的去除能力強。有機物聚酰胺與納米級無機物硅酸鹽相粘結(jié)，使得聚酰胺與硅酸鹽類無機物質(zhì)形成的掛膜材料的強度也增高，抗斷裂能力增強，可防止掛膜材料在使用時發(fā)生斷裂，影響脫氮效果。具體實施例方式下面進一步闡述本發(fā)明。一種廢水脫氮填料上的掛膜材料，該掛膜材料包括聚酰胺、粘結(jié)在聚酰胺上的納米級硅酸鹽類無機物質(zhì)，納米級硅酸鹽類無機物質(zhì)在掛膜材料中占的比例為1%—20%(重量百分比)。本實施例中，以掛膜材料上吸附的微生物的分子式和組成為藍本，根據(jù)微生物分子式C6oH87023N12P、C18H1909N、CnH290N和CsH702N來確定各種元素的百分比例，從而最終確定合成聚酰胺的單體。合成聚酰胺的單體可選用環(huán)內(nèi)酰胺或氨基酸或二元胺和二元酸類物質(zhì)，環(huán)內(nèi)酰胺可選用丁內(nèi)酰胺或己內(nèi)酰胺，二元胺可為己二胺或?qū)Ρ蕉?，二元酸可為己二酸或?qū)Ρ蕉姿?，氨基酸可?-氨基庚酸。下面具體闡述聚酰胺的制備方法方法一采用溶液法通過己二胺和己二酸合成聚酰胺將稱量好的己二胺2mol溶解于200ml去離子水中，將稱量好的己二酸2mo1加入到干燥潔凈的三口燒瓶中，將三口燒瓶置于45"U55'C的恒溫水浴槽中。在攪拌條件下，將己二胺溶液逐漸加入到三口燒瓶中，補加去離子水，使得反應(yīng)體系總量為1000ml，最后加入已經(jīng)稱量好的催化劑亞磷酸鈉，亞磷酸鈉占總重量的百分比為0.1%，同時進行攪拌，攪拌速度為80r/min，反應(yīng)5h,將反應(yīng)物置于空氣中冷卻時很快有結(jié)晶鹽析出，將制得的鹽再進行聚合反應(yīng)。具體來說，將制成的鹽和一定量的去離子水加入高壓聚合釜中，通入氮氣吹掃15min，開始逐漸升溫并開始攪拌，溫度升至50"C-601C時攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)至200~400r/min.在120T左右停留約40min，之后在lh內(nèi)升溫至200"C左右，在200C左右停留40min,之后在30min內(nèi)將溫度升至210220'C,此時釜內(nèi)壓力約為260psi(大約為1792.7kPa),反應(yīng)完畢后，在lh內(nèi)將壓力降為常壓，在氮氣保護下趁熱將釜內(nèi)產(chǎn)物取出，可觀察到產(chǎn)物為白色或者微黃色，將產(chǎn)物置于IOO'C真空干燥箱中干燥12h以上，即得到聚酰胺。方法二通過己內(nèi)酰胺合成聚酰胺將一定量的己內(nèi)酰胺加入反應(yīng)器中，加熱熔融，待熔體溫度達130C時，開啟真空泵減壓蒸餾10-20miii(要求體系壓力在1.33kPa以內(nèi))，加入催化劑甲醇鈉溶液在真空下反應(yīng)，催化劑甲醇鈉與單體己內(nèi)酰胺的摩爾比為0.003，甲醇鈉溶液可以以金屬鈉和甲醇為原料來制備，待熔體溫度加熱至135'C維持lOmhi,停止抽真空和加熱。加入一定量的甲苯二異腈酸酯(TDI)，攪勻，迅速注入已預(yù)熱至160'C的模具中，在160-170'C恒溫干燥箱中聚合5-30min，冷卻后脫模，即制得聚酰胺。TDI是一種話化劑，該活化劑與單體己內(nèi)酰胺的摩爾比為0.003。納米級硅酸鹽類無機物質(zhì)可選用硅藻土、蒙脫土、海泡石粉、沸石或高嶺土中的一種或者其任意組合的混合物。將合成的聚酰胺與納米級的硅酸鹽類無機物質(zhì)在溶劑中混合，硅酸鹽類無機物質(zhì)的含量占總重得1%2%，溶劑可選用水或有機溶劑，上述提到的沸石是一種含水架狀結(jié)構(gòu)的多孔硅鋁酸鹽，由于其較大的比表面積、較高的化學(xué)和生物穩(wěn)定性、良好的吸附性能和交換性能，可以作為一種極性吸附劑，可吸附有極性的分子和細菌，并對細菌有富集作用，不僅如此，有機物聚酰胺與納米級無機物硅酸鹽相粘結(jié)，使得聚酰胺與硅酸鹽類無機物質(zhì)形成的掛膜材料的強度也增高，抗斷裂能力增強，可防止掛膜材料在使用時發(fā)生斷裂，影響脫氮效果。通過上述工藝，掛膜材料制成紡絲原液，然后將紡絲原液制成絲條。將絲條穿插和固著在耐腐蝕和耐高溫的中心繩上，使絲條呈立體均勻排列輻射狀態(tài)，可形成懸掛式立體彈性填料，中心繩選用耐腐蝕和耐高溫和耐老化的材料。懸掛式立體彈性填料在有效區(qū)域內(nèi)能立體全方位均勻舒展?jié)M布，使氣、水、生物膜得到充分混滲接觸交換，生物膜不僅能均勻地著床在每一根絲條上，保持良好的活性和空隙可變性，而且能在運行過程中獲得較大的比表面積，從而能進行良好的新陳代謝。該種填料可以應(yīng)用于厭氧、缺氧和好氧廢水處理技術(shù)中，廣泛應(yīng)用于化工、煉焦、食品、造紙、冶金、垃圾滲濾液等所有含氮廢水處理的行業(yè)中。由本發(fā)明掛膜材料制得的填料置于待處理的廢水中，每根填料具有一定的直徑，應(yīng)用于厭氧、缺氧和好氧工藝中，通過硝化和反硝化作用進行脫氮，廢水中存在著有機氮、NH3-N、NO、-N等形式的氮，而其中以NH3-N和有機氮為主要形式。在通過填料進行生物脫氮處理過程中，有機氮被微生物氧化分解，即通過氨化作用轉(zhuǎn)化為成NH3-N，而后NH3-N經(jīng)硝化過程轉(zhuǎn)化為NOx-N,最后通過反硝化作用使NOx-N轉(zhuǎn)化成N2,而逸入大氣。填料中沿其直徑方向自外向內(nèi)分布有碳化菌、亞硝化菌、硝化菌和水解酸化菌，首先在最外層好氧層，碳化菌可以把有機廢物變?yōu)椴灰捉到庥袡C物和co2,之后，亞硝化菌、硝化菌把NH3-N氧化為N02-N和N03-N,隨著氧氣被耗盡，在缺氧層和厭氧層，N02-N和N03-N可以被反硝化為N2，同時在最里層厭氧層，不易降解有機物可以變?yōu)槿菀捉到庥袡C物，作為反硝化碳源，也可以在此層發(fā)生厭氧氨氧化。填料的絲條上均勻附著于生物膜，使得在填料的表面進行硝化作用，而由于內(nèi)部逐漸降低02的濃度，從而保持填料內(nèi)部一定深度的缺氧層不被氧氣穿透，產(chǎn)生反硝化作用。硝化作用的產(chǎn)物可直接作為反硝化作用的底物被去除，避免了培養(yǎng)過程中硝酸鹽的積累對硝化細菌的抑制，以及由于硝化作用造成的pH值下降，從而6形成同步硝化反硝化，加速硝化反應(yīng)的進程，生物脫氮工藝的效能大為提髙。進一步來說，NH3-N轉(zhuǎn)變?yōu)镹02-N或N03-N后，N02-N或N03-N作為氧化劑，在去除同樣的NH3-N和有機氮的情況下，避免了02的大量利用和節(jié)省了100%的混合液回流。權(quán)利要求1、一種廢水脫氮填料上的掛膜材料，其特征在于該掛膜材料包括聚酰胺、粘結(jié)在所述聚酰胺上的納米級硅酸鹽類無機物質(zhì)，所述納米級硅酸鹽類無機物質(zhì)在所述掛膜材料中占的比例為1％-20％(重量百分比)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的掛膜材料，其特征在于所述聚酰胺由環(huán)內(nèi)酰胺或氨基酸或二元胺和二元酸的反應(yīng)物聚合而成。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的掛膜材料，其特征在于所述的環(huán)內(nèi)酰胺為丁內(nèi)酰胺或己內(nèi)酰胺。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的掛膜材料，其特征在于所述的二元胺為己二胺或?qū)Ρ蕉罚龅亩釣榧憾峄驅(qū)Ρ蕉姿帷?、根據(jù)權(quán)利要求2所述的掛膜材料，其特征在于所述的氨基酸為7-氨基庚酸。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的掛膜材料，其特征在于所述納米級硅酸鹽類無機物質(zhì)可選用硅藻土、蒙脫土、海泡石粉、沸石或高嶺土中的一種或者其任意組合的混合物。全文摘要本發(fā)明公開了一種廢水脫氮填料上的掛膜材料，該掛膜材料包括聚酰胺、粘結(jié)在所述聚酰胺上的納米級硅酸鹽類無機物質(zhì)，所述納米級硅酸鹽類無機物質(zhì)在所述掛膜材料中占的比例為1％-20％(重量百分比)。該掛膜材料形成的填料可以顯著提高廢水中氨氮和硝態(tài)氮的去除率，即對廢水中的氮的去除能力強。有機物聚酰胺與納米級無機物硅酸鹽相粘結(jié)，使得聚酰胺與硅酸鹽類無機物質(zhì)形成的掛膜材料的強度也增高，抗斷裂能力增強，可防止掛膜材料在使用時發(fā)生斷裂，影響脫氮效果。文檔編號C02F3/34GK101671077SQ20091018616公開日2010年3月17日申請日期2009年9月30日優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日發(fā)明者喬淑媛,慧劉,劉景明,巖徐,徐春浩,王紅專申請人:江蘇蘇凈集團有限公司