一種海綿狀高效印染廢水生物處理材料及其制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程材料領(lǐng)域，具體涉及一種海綿狀高效、可循環(huán)使用的具有三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)的活性炭/有機(jī)復(fù)合廢水生物處理材料及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]我國每年排放數(shù)量巨大的廢水，水污染治理已刻不容緩。工業(yè)廢水是水污染的主要來源，其中染料印染廢水是最難處理的。我國每年生產(chǎn)幾十萬噸的染料，占世界總產(chǎn)量的30%以上，又有10-15%以廢水的形式進(jìn)入到環(huán)境，對環(huán)境造成很大的破壞。染料廢水色度深、濃度高，污染物成分復(fù)雜、難降解、大多數(shù)有毒有害，傳統(tǒng)的處理方法往往達(dá)不到理想的效果。因此，染料廢水的脫色與降解已經(jīng)成為工業(yè)廢水處理中最大的難題，尋找更有效的處理方法是各個(gè)國家共同的目標(biāo)。
[0003]水污染是人們一直關(guān)注的問題，隨著污染物種類增多、成分變得更加復(fù)雜，對其深度處理也提出了更高的要求?；钚蕴?AC)具有很強(qiáng)的吸附催化能力、氧化還原性能，來源廣泛、可再生、耐酸堿；對有機(jī)污染物、染料、重金屬有良好的去除效果，并可澄清、除臭、去異味等，應(yīng)用非常廣泛。但是活性炭在處理污染廢水的過程中，容易沉積到水底，一方面對水體中的污染物吸附較少，而且不能承受較大的污染負(fù)荷；另一方面回收再利用困難，特別是在海洋、污染的河流和水庫治理過程中。
[0004]漆酶是一種含銅的多酚氧化酶，能夠催化多種酚型和非酚型化合物發(fā)生氧化反應(yīng)，降解多種有機(jī)污染物，廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理以及染料脫色等方面。作為一種生物催化劑，漆酶具有高效、專一及溫和的酶催化反應(yīng)特性。但游離漆酶對環(huán)境非常敏感，溫度、PH等因素易使其活性降低或喪失，從而限制了其應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對印染廢水等污水處理難的問題，同時(shí)綜合活性炭易沉積、難以回收利用和游離漆酶對環(huán)境條件要求苛刻等缺陷，提供了一種海綿狀高效且可循環(huán)使用的具有三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)的活性炭/有機(jī)復(fù)合廢水生物處理材料的制備工藝。
[0006]本發(fā)明首先采用聚乙烯醇與甲醛反應(yīng)，結(jié)合發(fā)泡致孔法，加入淀粉作為發(fā)泡劑，并與活性炭復(fù)合，一步法制備成柔性、可漂浮于水面、具有三維網(wǎng)絡(luò)多孔結(jié)構(gòu)的海綿狀活性炭/有機(jī)復(fù)合生物載體材料；再將載體置于漆酶溶液中，在一定條件下，于搖床中振蕩一定時(shí)間即可制得一種可以高效處理印染廢水、同時(shí)可以循環(huán)使用的具有三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)的活性炭/有機(jī)復(fù)合海綿狀污水生物處理材料。
[0007]本發(fā)明中海綿狀印染廢水生物處理材料采用如下技術(shù)方案:
主要原料配比和工藝參數(shù)如下:
聚乙烯醇:10g 稀硫酸(9%):l(T32mL 甲醛(40%):8~12mL 可溶性淀粉:8~12mL 活性炭:5~15g 水:8(T200mL 縮醛化反應(yīng)溫度:5(T85°C 漆酶固定反應(yīng)的環(huán)境溫度:10~35°C 漆酶固定反應(yīng)環(huán)境PH值:1~6 其制備工藝為:
(O首先將1g左右的聚乙烯醇加水溶脹。
[0008](2)將(I)置于95°C的集熱式恒溫磁力攪拌器中緩慢攪拌至其完全溶解。
[0009](3)將(2)降溫至70°C，加入一定量的溶解后的可溶性淀粉和活性炭，充分混合。
[0010](4)加入一定量的9%稀硫酸溶液和40%的甲醛溶液，攪拌均勻。
[0011](5)置于一定溫度的恒溫水浴鍋中進(jìn)行縮醛化反應(yīng)，得到活性炭/有機(jī)復(fù)合三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)材料。
[0012](6)將(5)置于有機(jī)溶劑中進(jìn)行溶劑置換。
[0013](7)將(6)從有機(jī)溶劑中取出，進(jìn)行充分干燥，得到活性炭/有機(jī)復(fù)合三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)材料成品。
[0014](8)將(7)置于一定濃度和一定pH的漆酶溶液中，在一定溫度下,置于搖床中振蕩一定時(shí)間即可制得一種海綿狀可循環(huán)使用、具有三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)的活性炭/有機(jī)復(fù)合廢水生物處理材料。
[0015]本發(fā)明通過將活性炭的強(qiáng)吸附性和酶的高效性結(jié)合起來，將酶固定于海綿狀活性炭多孔材上，研發(fā)出一種高效、可循環(huán)利用的產(chǎn)品，以解決印染廢水處理難等問題。通過酶的固定化技術(shù)不僅克服了以上缺點(diǎn)，并表現(xiàn)出穩(wěn)定性高、易分離回收、可重復(fù)利用等一系列優(yōu)點(diǎn)，提高了酶的利用效率，降低了成本；活性炭作為一種強(qiáng)吸附劑，可吸附染料、重金屬等多種污染物，可用于廢水的深度處理。此外，制得的復(fù)合廢水生物處理材料為海綿狀，具有柔軟、可懸浮于水體中等優(yōu)點(diǎn)，可更加持久、有效地吸附水體中的污染物。通過一定的簡單回收再生，復(fù)合廢水生物處理材料可實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，有效避免了二次污染問題?？傊景l(fā)明可以解決目前印染廢水處理劑處理不完全等問題，并可進(jìn)一步提高處理效率，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，為污水處理提供了一條高效、廣譜且環(huán)保的途徑。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1:
(O首先將1g左右的聚乙烯醇加水120mL溶脹。
[0017](2)將(I)置于95°C的集熱式恒溫磁力攪拌器中緩慢攪拌至其完全溶解。
[0018](3)將(2)降溫至70°C，加入溶于20mL水中的9g的可溶性淀粉和15g活性炭，充分混合。
[0019](4)加入32mL的9%稀硫酸溶液和12mL的40%的甲醛溶液，攪拌均勻。
[0020](5)置于一定70°C的恒溫水浴鍋中進(jìn)行縮醛化反應(yīng)，得到活性炭/有機(jī)復(fù)合三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)材料。
[0021](6)將(5)置于正己烷中進(jìn)行溶劑置換。
[0022](7)將(6)從正己烷中取出，進(jìn)行充分干燥，得到活性炭/有機(jī)復(fù)合三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)生物載體。
[0023](8)將(7)置于1.5g/L和pH=3的漆酶溶液中，在30°C下，置于搖床中振蕩12h即可制得海綿狀高效、可循環(huán)使用的印染廢水處理材料。
[0024]實(shí)施例2:
(O首先將1g左右的聚乙烯醇加水140mL溶脹。
[0025](2)將(I)置于95°C的集熱式恒溫磁力攪拌器中緩慢攪拌至其完全溶解。
[0026](3)將(2)降溫至70°C，加入溶于20mL水中的1g的可溶性淀粉和1g活性炭，充分混合。
[0027](4)加入32mL的9%稀硫酸溶液和8mL的40%的甲醛溶液，攪拌均勻。
[0028](5)置于一定55°C的恒溫水浴鍋中進(jìn)行縮醛化反應(yīng)，得到活性炭/有機(jī)復(fù)合三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)材料。
[0029](6)將(5)置于正己烷中進(jìn)行溶劑置換。
[0030](7)將(6)從正己烷中取出，進(jìn)行充分干燥，得到活性炭/有機(jī)復(fù)合三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)生物載體。
[0031](8)將(7)置于1.5g/L和pH=2的漆酶溶液中，在25°C下，置于搖床中振蕩12h即可制得海綿狀高效、可循環(huán)使用的印染廢水處理材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種海綿狀可循環(huán)使用、具有三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)的活性炭/有機(jī)復(fù)合廢水生物處理材料，其特征在于，主要原料配比和工藝參數(shù)如下: 聚乙烯醇:10g 稀硫酸(9%):l(T32mL 甲醛(40%):8~12mL 可溶性淀粉:8~12mL 活性炭:5~15g 水:8(T200mL 縮醛化反應(yīng)溫度:5(T85°C 漆酶固定反應(yīng)的環(huán)境溫度:10~35°C 漆酶固定反應(yīng)環(huán)境pH值:1?6。2.如權(quán)利要求1所述的海綿狀高效、可循環(huán)使用的復(fù)合廢水生物處理材料的制備工藝，是通過如下步驟實(shí)現(xiàn): (1)首先將1g左右的聚乙烯醇加水溶脹； (2)將(I)置于95°C的集熱式恒溫磁力攪拌器中緩慢攪拌至其完全溶解； (3)將(2)降溫至70°C，加入一定量的溶解后的可溶性淀粉和活性炭，充分混合； (4)加入一定量的9%稀硫酸溶液和40%的甲醛溶液，攪拌均勻； (5)置于一定溫度的恒溫水浴鍋中進(jìn)行縮醛化反應(yīng)，得到活性炭/有機(jī)復(fù)合三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)材料； (6)將(5)置于有機(jī)溶劑中進(jìn)行溶劑置換； (7)將(6)從有機(jī)溶劑中取出，進(jìn)行充分干燥，得到活性炭/有機(jī)復(fù)合三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)材料成品； (8)將(7)置于一定濃度和一定pH的漆酶溶液中，在一定溫度下,置于搖床中振蕩一定時(shí)間即可制得海綿狀可循環(huán)使用、具有三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)的活性炭/有機(jī)復(fù)合廢水生物處理材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海綿狀高效、可循環(huán)使用的具有三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)的活性炭/有機(jī)復(fù)合印染廢水生物處理材料的制備工藝。為了解決印染廢水等污水處理困難問題及克服活性炭易沉積、難以回收利用和游離漆酶對環(huán)境條件要求苛刻等缺陷，本發(fā)明采用聚乙烯醇與甲醛反應(yīng)，結(jié)合發(fā)泡致孔法，加入淀粉作為發(fā)泡劑，并與活性炭復(fù)合，再經(jīng)漆酶溶液振蕩固定，制得了柔性、可懸浮于水中、高效且可循環(huán)使用的具有三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)的海綿狀活性炭/有機(jī)復(fù)合生物載體材料。本材料將活性炭的強(qiáng)吸附性和酶的高效性結(jié)合起來，解決了目前印染廢水處理劑處理不完全的問題，并可進(jìn)一步提高處理效率，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，為污水處理提供了一條高效、廣譜且環(huán)保的途徑。
【IPC分類】C02F3/34
【公開號】CN105668804
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】陳永, 馬偉
【申請人】海南大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2014年11月20日